Kecepatan CPU, atau kecepatan unit pemrosesan pusat di komputer, pada dasarnya adalah kecepatan di mana komputer dapat melakukan perhitungan yang diumpankan ke dalamnya melalui instruksi program perangkat lunak yang dimuat ke memori akses acak yang mudah menguap (RAM). Kecepatan prosesor dibatasi oleh jumlah transistor yang terpasang pada prosesor, koneksi paralel ke prosesor lain, kapasitas bus untuk mengirimkan data bolak-balik dari CPU ke memori, dan spesifikasi perangkat keras lainnya. Sebagian besar CPU juga memiliki register memori sendiri untuk melakukan perhitungan inti secara lokal, tanpa harus mengirimkannya melalui bus ke komponen perangkat keras lain dan kembali.
Prosesor komputer pada sistem saat ini mampu beroperasi pada kecepatan yang begitu cepat sehingga keterbatasan kinerja di sebagian besar komputer pribadi lebih terkait dengan kemacetan kapasitas bus. Jumlah RAM yang tersedia dan desain perangkat lunak yang mengakses sistem juga lebih penting daripada kinerja CPU itu sendiri. Kapasitas multithreading dalam desain CPU adalah faktor kecepatan utama lainnya, yaitu kemampuan CPU untuk melakukan banyak tugas dalam lingkungan eksekusi bersama pada CPU, sehingga lebih sedikit informasi yang harus disimpan dan diambil dari memori selama operasi program.
Penghobi akan sering mengubah apa yang dikenal sebagai kecepatan jam pada CPU, dengan melakukan overclocking perangkat. Bagian dari apa yang menentukan kecepatan CPU pada komputer adalah laju jam, atau kecepatan jam, yang merupakan jumlah siklus jam, berdasarkan jam internal komputer, yang dibutuhkan CPU untuk melakukan satu instruksi. CPU identik dapat memiliki tingkat kinerja yang jauh berbeda jika satu clock, misalnya, untuk menambahkan dua angka bersama-sama dalam 10 siklus, di mana CPU lain melakukan perhitungan yang sama dalam siklus 2-clock.
Sementara overclocking CPU komputer akan mengeluarkannya dari sinkronisasi dengan kecepatan bus, itu dapat meningkatkan kinerja CPU secara signifikan pada sistem lama yang telah ditingkatkan dengan arsitektur bus baru. Prosesor yang lebih baru tidak akan mendapat manfaat dari perubahan kecepatan clock, karena mereka sudah beroperasi pada tingkat yang jauh di atas apa yang dapat ditangani oleh bus dan memori komputer. Dengan kecepatan CPU dalam kisaran beberapa gigahertz, miliaran kalkulasi dilakukan per detik. Oleh karena itu, CPU 2.4 gigahertz dapat menjalankan 2.4 miliar kalkulasi per detik, sedangkan bus Peripheral Component Interconnect (PCI) 32 atau 64-bit biasa akan berjalan dalam rentang 127–508 megabita (jutaan byte) per detik.
Faktor pembatas lain untuk kecepatan CPU, apakah di-overclock atau tidak, melibatkan kemampuan seluruh sistem komputer untuk menghilangkan panas dari prosesor, karena peningkatan panas menghasilkan penghalang termal untuk transmisi sinyal listrik dalam transistor efek medan semikonduktor oksida logam ( MOSFET) desain CPU. Prosesor yang lebih cepat membutuhkan catu daya watt yang lebih tinggi, yang berarti menghasilkan panas yang lebih besar. Heat sink, yang bertindak sebagai mini-radiator, dipasang pada permukaan prosesor untuk menghilangkan panas secara konduksi, dan sistem kipas di dalam rumah komputer juga membawanya secara konveksi.
Menjalankan beberapa prosesor secara paralel untuk berbagi perhitungan data pada satu komputer sekarang menjadi pendekatan umum di sebagian besar komputer untuk meningkatkan kecepatan CPU. Pada sistem canggih, pendingin cair juga terlibat untuk menjaga CPU pada pengaturan suhu yang stabil. Superkomputer yang sangat canggih menggunakan ribuan prosesor yang beroperasi secara paralel, dan didinginkan dengan nitrogen cair atau helium cair hingga suhu sekitar -452° Fahrenheit (-269° Celcius), dengan kecepatan clock mencapai di atas 500 gigahertz, atau 500 miliar kalkulasi per detik.