Um processador de 64 bits é aquele que manipula (ou pode manipular) 64 bits de dados em uma única operação (por exemplo, adição de dois registradores, cada um contendo inteiros de 64 bits ou acessando um local de memória por meio de um ponteiro de 64 bits) ).
Um sistema operacional de 64 bits é aquele que é compilado para aproveitar as instruções de 64 bits fornecidas por um processador de 64 bits e, como tal, não funcionará em um processador que não suporta essas instruções. Uma vantagem do Windows de 64 bits, por exemplo, é que ele pode aproveitar mais RAM física do que a versão de 32 bits do Windows.
Muitos processadores mainstream de 64 bits também possuem instruções de 32 bits para que possam executar um sistema operacional de 32 ou 64 bits.