ความเร็วของ CPU หรือความเร็วของหน่วยประมวลผลกลางในคอมพิวเตอร์นั้นเป็นความเร็วที่คอมพิวเตอร์สามารถทำการคำนวณซึ่งจะถูกป้อนผ่านคำสั่งโปรแกรมซอฟต์แวร์ที่โหลดลงในหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM) ความเร็วโปรเซสเซอร์ถูก จำกัด โดยจำนวนทรานซิสเตอร์ที่สร้างขึ้นในโปรเซสเซอร์การเชื่อมต่อแบบขนานกับโปรเซสเซอร์อื่น ๆ ความจุของบัสในการส่งข้อมูลไปกลับจาก CPU ไปยังหน่วยความจำและข้อกำหนดฮาร์ดแวร์อื่น ๆ ซีพียูส่วนใหญ่มีหน่วยความจำของตัวเองเพื่อทำการคำนวณคอร์ในเครื่องโดยไม่ต้องส่งผ่านบัสไปยังส่วนประกอบฮาร์ดแวร์อื่นและย้อนกลับ
โปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ในระบบปัจจุบันสามารถทำงานได้อย่างรวดเร็วซึ่งข้อ จำกัด ด้านประสิทธิภาพในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลส่วนใหญ่เชื่อมโยงกับคอขวดของความจุของบัส จำนวน RAM ที่มีอยู่และการออกแบบซอฟต์แวร์ที่เข้าถึงระบบนั้นมีความสำคัญมากกว่าประสิทธิภาพของ CPU จริง ความสามารถในการทำงานมัลติเธรดในการออกแบบซีพียูเป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญของความเร็วซึ่งเป็นความสามารถของซีพียูในการทำงานหลายอย่างในสภาพแวดล้อมการดำเนินการที่ใช้ร่วมกันบน CPU ดังนั้นจึงต้องมีการจัดเก็บและดึงข้อมูลจากหน่วยความจำ
งานอดิเรกมักจะเปลี่ยนสิ่งที่เรียกว่าความเร็วสัญญาณนาฬิกาของ CPU โดยการโอเวอร์คล็อกอุปกรณ์ ส่วนหนึ่งของสิ่งที่กำหนดความเร็วของ CPU บนคอมพิวเตอร์คืออัตราสัญญาณนาฬิกาหรือความเร็วสัญญาณนาฬิกาซึ่งเป็นจำนวนรอบสัญญาณนาฬิกาตามนาฬิกาภายในของคอมพิวเตอร์ซึ่ง CPU ต้องการดำเนินการหนึ่งคำสั่ง ซีพียูที่เหมือนกันสามารถมีอัตราประสิทธิภาพที่แตกต่างกันมากเช่นถ้ามีโอเวอร์คล็อกเพื่อเพิ่มสองตัวเลขเข้าด้วยกันใน 10 รอบโดยที่ CPU อื่นทำการคำนวณเดียวกันในรอบ 2 นาฬิกา
ในขณะที่การโอเวอร์คล็อกซีพียูของคอมพิวเตอร์จะทำให้การซิงโครไนซ์กับความเร็วของบัสนั้นสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของ CPU ได้อย่างมากในระบบเก่าที่ได้รับการปรับปรุงด้วยสถาปัตยกรรมบัสใหม่ โปรเซสเซอร์รุ่นใหม่จะไม่ได้รับประโยชน์จากการเปลี่ยนแปลงของความเร็วสัญญาณนาฬิกาอย่างไรก็ตามเนื่องจากโปรเซสเซอร์เหล่านี้ทำงานในระดับที่สูงกว่าที่หน่วยความจำบัสและคอมพิวเตอร์สามารถรองรับได้ ด้วยความเร็ว CPU ในช่วงหลายกิกะเฮิร์ตซ์การคำนวณนับพันล้านครั้งต่อวินาที ซีพียู 2.4 กิกะเฮิร์ตซ์จึงสามารถคำนวณได้ 2.4 พันล้านการคำนวณต่อวินาทีในขณะที่บัสทั่วไป 32- หรือ 64- บิต Peripheral Component Interconnect (PCI) จะทำงานในช่วง 127–508 เมกะไบต์ (ล้านไบต์) ต่อวินาที
ปัจจัยที่ จำกัด อีกประการหนึ่งสำหรับความเร็วของ CPU ไม่ว่าจะเป็นการโอเวอร์คล็อกหรือไม่นั้นเกี่ยวข้องกับความสามารถของระบบคอมพิวเตอร์ทั้งหมดในการกระจายความร้อนออกไปจากโปรเซสเซอร์เนื่องจากความร้อนที่เพิ่มขึ้นสร้างกำแพงความร้อนสำหรับการส่งสัญญาณไฟฟ้าในทรานซิสเตอร์ MOSFET) การออกแบบ CPU โปรเซสเซอร์ที่เร็วขึ้นนั้นต้องการแหล่งจ่ายไฟที่สูงขึ้นซึ่งแปลว่าเป็นการสร้างความร้อนที่มากขึ้น ชุดระบายความร้อนซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อนขนาดเล็กนั้นถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวของตัวประมวลผลเพื่อกระจายความร้อนโดยการนำและระบบพัดลมภายในตัวเรือนของคอมพิวเตอร์พกพาไปด้วยเช่นกันโดยการพาความร้อน
การเรียกใช้ตัวประมวลผลหลายตัวพร้อมกันเพื่อแบ่งปันการคำนวณข้อมูลบนคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งเป็นวิธีการทั่วไปสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่เพื่อเพิ่มความเร็วของ CPU ในระบบขั้นสูงนั้นการทำความเย็นด้วยของเหลวนั้นเกี่ยวข้องกับการรักษาอุณหภูมิให้คงที่ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทันสมัยมาก ๆ ใช้โปรเซสเซอร์หลายพันตัวทำงานแบบขนานและถูกทำให้เย็นด้วยไนโตรเจนเหลวหรือฮีเลียมเหลวจนถึงอุณหภูมิประมาณ -452 °ฟาเรนไฮต์ (-269 องศาเซลเซียส) ด้วยความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงกว่า 500 กิกะเฮิร์ตซ์หรือการคำนวณ 500 พันล้านต่อวินาที
