Brzina CPU-a, ili brzina središnje procesorske jedinice u računalu, u biti je brzina kojom računalo može izvoditi izračune koji mu se dostavljaju putem softverskih programskih instrukcija učitanih u hlapljivu memoriju slučajnog pristupa (RAM). Brzina procesora ograničena je brojem tranzistora ugrađenih u procesor, paralelnim vezama s drugim procesorima, kapacitetom sabirnice za prijenos podataka naprijed-natrag od CPU-a do memorije i drugim hardverskim specifikacijama. Većina CPU-a također ima vlastite memorijske registre za lokalno izvođenje izračuna jezgre, bez potrebe za njihovim prijenosom preko sabirnice na drugu hardversku komponentu i natrag.
Računalni procesori na trenutnim sustavima sposobni su raditi tako brzim tempom da su ograničenja performansi u većini osobnih računala mnogo više vezana za usko grlo kapaciteta sabirnice. Količina dostupne RAM-a i dizajn softvera koji pristupa sustavu također su važniji od stvarne izvedbe CPU-a. Kapacitet višenitnosti u dizajnu CPU-a je još jedan ključni faktor brzine, a to je sposobnost CPU-a da izvodi više zadataka u zajedničkom okruženju izvršavanja na CPU-u, tako da se manje informacija mora pohraniti i dohvatiti iz memorije tijekom programskih operacija.
Hobisti će često mijenjati ono što je poznato kao brzina takta na CPU-u, overclockingom uređaja. Dio onoga što određuje brzinu procesora na računalu je njegov takt ili brzina takta, što je broj ciklusa takta, na temelju internog sata računala, koje CPU treba da izvrši jednu instrukciju. Identični CPU-i mogu imati mnogo različite stope performansi ako je jedan takt, na primjer, za zbrajanje dva broja zajedno u 10 ciklusa, pri čemu drugi CPU radi isti izračun u 2-taktna ciklusa.
Dok će overclockanje CPU računala izbaciti iz sinkronizacije sa brzinom sabirnice, može značajno povećati performanse CPU-a na starijim sustavima koji su poboljšani novom arhitekturom sabirnice. Međutim, noviji procesori neće imati koristi od promjena u brzini takta, budući da već rade na razini koja je daleko iznad onoga što memorija sabirnice i računala može podnijeti. Uz brzinu procesora u rasponu od više gigaherca, izvode se milijarde izračuna u sekundi. CPU od 2.4 gigaherca stoga može izvesti 2.4 milijarde kalkulacija u sekundi, dok će tipična 32- ili 64-bitna sabirnica perifernih komponenti (PCI) raditi u rasponu od 127-508 megabajta (milijuna bajtova) po sekundi.
Drugi ograničavajući čimbenik za brzinu CPU-a, bez obzira da li je overclockan ili ne, uključuje sposobnost cijelog računalnog sustava da odvodi toplinu dalje od procesora, budući da povećana toplina stvara toplinsku barijeru za prijenos električnih signala u poluvodičkom tranzistoru na polju metalnog oksida ( MOSFET) dizajn procesora. Brži procesori zahtijevaju napajanje veće snage, što znači veću proizvodnju topline. Hladnjaci, koji djeluju kao mini radijatori, ugrađeni su na površinu procesora kako bi raspršili toplinu vođenjem, a sustavi ventilatora unutar kućišta računala odvode je i konvekcijom.
Pokretanje više procesora paralelno radi dijeljenja izračuna podataka na jednom računalu sada je uobičajen pristup kod većine računala za povećanje brzine procesora. Na naprednim sustavima također je uključeno hlađenje tekućinom kako bi se CPU održao na stabilnoj postavci temperature. Vrlo napredna superračunala koriste tisuće procesora koji rade paralelno, a hlađeni su tekućim dušikom ili tekućim helijem na temperature oko -452° Fahrenheita (-269° Celzijusa), s brzinama koje dosežu iznad 500 gigaherca, ili 500 milijardi izračuna u sekundi.