Um núcleo de execução consiste em uma ou mais unidades de execução, uma unidade de controle e várias outras partes. Em CPUs modernas, cada núcleo normalmente consiste em mais de uma unidade de execução. Uma CPU quad-core possui quatro núcleos. Se for hyper-threaded, então as unidades de execução em cada núcleo podem ser compartilhadas por dois threads simultaneamente. As unidades de execução executam as operações reais, como ramificação, operações matemáticas, operações de memória e assim por diante. Cada núcleo tem uma unidade de controle que distribui instruções para as várias unidades de execução no núcleo.