Nouveau mode de fonctionnement en 64 bits (nommé x86-64), qui reprend et étend le jeu d'instructions IA-32 : adaptation des instructions aux opérandes sur 64 bits, registres sur 64 bits, doublement du nombre de registres. Intel reprendra telles quelles ces extensions en les renommant EM64T puis Intel 64 dans les Pentium 4 Prescott. Ce mode 64 bits nécessite un système d'exploitation spécifique (Windows XP 64, Linux x86_64, etc.), et des applications compatibles.
Ajout d'une fonction de protection contre les virus et trojans, le NX bit (repris par Intel et renommé XD bit).
