O lançamento do Pentium 4 ocorreu em novembro de 2000, trazendo uma nova arquitetura, com algumas modificações, como, por exemplo: introdução, em alguns modelos, do modo de 64 bits; introdução das instruções SSE2 e, posteriormente, das instruções SSE3; remoção de cache L1 de instruções e inclusão de um cache de traço (‘trace cache’); dentre outras. Trata-se da arquitetura:
