Višejezgreni procesor je integrirani krug koji koristi dva ili više pojedinačnih procesora, ili jezgri, za obradu podataka. Jezgre se mogu spojiti na jedan integrirani krug ili ugraditi u zasebne matrice u paketu čipova. Svaka jezgra ima svoju predmemoriju i svaka ima zaseban kapacitet za obradu podataka.
Prednost višejezgrenog procesora je povećana brzina. Tradicionalni, jednojezgreni procesor pohranjuje neke podatke u svoju predmemoriju, a kada su potrebni podaci izvan predmemorije, moraju se dohvatiti s drugih mjesta poput memorije s slučajnim pristupom (RAM). Kada se to dogodi, brzina procesora se usporava na maksimalnu brzinu RAM-a ili drugog uređaja za pohranu. Ova brzina je obično mnogo sporija od maksimalne brzine procesora.
Višejezgreni procesori su brži jer svaka jezgra može upravljati vlastitim protokom podataka. Dok višejezgreni procesori još uvijek selektivno spremaju podatke i dohvaćaju podatke koji nisu predmemorije s drugih mjesta za pohranu, dodatna jezgra ili jezgre mogu nastaviti izvršavati naredbe i primati informacije normalnom brzinom procesora dok drugi procesor dohvaća potrebne informacije sa sporih uređaja za pohranu. Na taj način cijeli sustav ne mora usporavati dok se podaci dohvaćaju.
Višejezgreni procesor posebno je vrijedan za obavljanje više zadataka, gdje više od jednog programa svaki služi svoj skup podataka za obradu. Različitim tokovima podataka mogu upravljati različite jezgre, povećavajući ukupnu brzinu obrade. Da bi jedan softverski program iskoristio prednosti višejezgrene tehnologije, mora imati tehnologiju simultane više niti (SMT) koja mu omogućuje slanje paralelnih skupova uputa za korištenje više jezgri.
Prvi komercijalno dostupan višejezgreni procesor bio je procesor s dvije jezgre. Tu su i višejezgreni procesori s četiri, šest i osam jezgri. Mnoge matične ploče, međutim, nisu sposobne podnijeti ovoliko jezgri. Višejezgreni sustavi mogu biti homogeni, koristeći sve identične jezgre, ili heterogeni, koristeći neidentične jezgre.
Iako su višejezgreni procesori namijenjeni povećanju ukupne brzine i performansi, ne koriste svi programi prednosti tehnologije višejezgrene obrade. Mnogim programima, pa čak i nekim operativnim sustavima nedostaje SMT potreban za korištenje više od jedne jezgre za obradu. Operacijski sustavi koji koriste višejezgrenu obradu nisu uvijek dizajnirani da maksimiziraju potencijal višejezgrene obrade, tako da potpuna sposobnost obrade često ostane nerealizirana.
Višejezgreni procesor ima tendenciju da proizvodi više topline od procesora s jednom jezgrom, što uzrokuje probleme u upravljanju toplinom. Količina topline koju proizvodi procesor ima tendenciju eksponencijalnog porasta sa svakom dodatnom jezgrom. Visoke temperature mogu uzrokovati pregrijavanje procesora, stvarajući operativne probleme i sigurnosne rizike. Proizvođači procesora morali su uložiti dosta vremena i tehnologije u stvaranje rješenja za toplinske izazove koje predstavljaju višejezgreni procesori.