Pentium 4 là bộ vi xử lý đơn nhân kiến trúc x86 thế hệ thứ 7 do Intel sản xuất, và là thiết kế CPU hoàn toàn mới đầu tiên của họ kể từ Pentium III năm 1995. Thiết kế mới này được gọi là kiến trúc NetBurst. Không như Pentium II, Pentium III và Celeron, kiến trúc này được tạo mới hoàn toàn và thừa kế rất ít từ thiết kế Pentium Pro/P6. Một số công nghệ nổi bật được áp dụng trong kiến trúc NetBurst như Hyper Pipelined Technology(Công nghệ siêu ống) mở rộng số hàng lệnh xử lý, làm hiệu suất máy có thể tăng 30%. Execution Trace Cache tránh tình trạng lệnh bị chậm trễ khi chuyển từ bộ nhớ đến CPU, Rapid Execution Engine tăng tốc bộ đồng xử lý toán học, bus hệ thống (system bus) 400 MHz và 533 MHz; các công ngh ệ Advanced Transfer Cache, Advanced Dynamic Execution, Enhanced Floating point và Multimedia Unit, Streaming SIMD Extensions 2 (SSE2) cũng được cải tiến nhằm tạo ra những BXL tốc độ cao hơn, khả năng tính toán mạnh hơn, xử lý đa phương ti ện tốt hơn. Ghi nhận cùng với sự ra đời của Pentium 4 là công nghệ Quad Data Rate cho phép FSB (Front Side Bus) đạt đến tốc độ 400 MHz. Khi đó, chip AMD Athlon đang chạy với tốc độ FSB là 266 MHz (công nghệ Double Data Rate).