CPU-hastighet, eller hastigheten för den centrala processorenheten i en dator, är i huvudsak den hastighet med vilken datorn kan utföra beräkningar som matas till den genom programinstruktioner som laddas in i flyktigt RAM-minne. Processorhastigheten begränsas av antalet inbyggda transistorer i en processor, parallella anslutningar till andra processorer, bussens kapacitet att överföra data fram och tillbaka från CPU:n till minnet och andra hårdvaruspecifikationer. De flesta CPU:er har också sina egna minnesregister för att utföra kärnberäkningar lokalt, utan att behöva överföra dem över en buss till en annan hårdvarukomponent och tillbaka.
Datorprocessorer på nuvarande system kan arbeta i en så snabb takt att prestandabegränsningar i de flesta persondatorer är mycket mer knutna till flaskhalsen av busskapacitet. Mängden tillgängligt RAM-minne och designen av programvaran som kommer åt systemet är också mer kritiska än själva CPU-prestandan. Flertrådskapacitet i CPU-design är en annan nyckelhastighetsfaktor, vilket är CPU:ns förmåga att utföra flera uppgifter i en delad exekveringsmiljö på CPU:n, så mindre information måste lagras och hämtas från minnet under programoperationer.
Hobbyister kommer ofta att ändra vad som kallas klockhastigheten på en CPU, genom att överklocka enheten. En del av det som bestämmer CPU-hastigheten på en dator är dess klockfrekvens, eller klockhastighet, som är antalet klockcykler, baserat på datorns interna klocka, som CPU:n behöver för att utföra en instruktion. Identiska processorer kan ha mycket olika prestanda om den ena är klockad, till exempel för att addera två siffror i 10 cykler, där den andra processorn gör samma beräkning i 2-klockscykler.
Medan överklockning av en dators CPU kommer att ta den ur synkronisering med bussens hastighet, kan det öka CPU-prestandan avsevärt på äldre system som har förbättrats med nya bussarkitekturer. Nyare processorer kommer dock inte att gynnas av förändringar i klockhastighet, eftersom de redan arbetar på en nivå långt över vad bussen och datorminnet klarar av. Med CPU-hastighet inom flera gigahertz-intervallet utförs miljarder beräkningar per sekund. En 2.4 gigahertz CPU kan därför köra 2.4 miljarder beräkningar per sekund, medan en typisk 32- eller 64-bitars PCI-buss (Peripheral Component Interconnect) kommer att köras i intervallet 127–508 megabyte (miljoner bytes) per sekund.
En annan begränsande faktor för CPU-hastighet, oavsett om den är överklockad eller inte, involverar förmågan hos hela datorsystemet att avleda värme från processorn, eftersom ökad värme genererar en termisk barriär för överföring av elektriska signaler i metalloxidhalvledarfälteffekttransistorer ( MOSFET) CPU-designer. Snabbare processorer kräver strömförsörjning med högre watt, vilket leder till större värmegenerering. Kylflänsar, som fungerar som miniradiatorer, är inbyggda på processorernas yta för att avleda värme genom ledning, och fläktsystem i datorhöljet transporterar bort den också genom konvektion.
Att köra flera processorer parallellt för att dela databeräkningar på en dator är nu ett vanligt tillvägagångssätt med de flesta datorer för att öka CPU-hastigheten. På avancerade system är även vätskekylning involverad för att hålla CPU:n vid en stabil temperaturinställning. Mycket avancerade superdatorer använder tusentals processorer som arbetar parallellt och kyls med flytande kväve eller flytande helium till temperaturer runt -452° Fahrenheit (-269° Celsius), med klockhastigheter som når över 500 gigahertz, eller 500 miljarder beräkningar per sekund.