2002-2004年：超线程P4处理器
2002年11月14日，英特尔在全新英特尔奔腾4处理器3.06 GHz上推出其创新超线程（HT）技术。超线程（HT）技术支持全新级别的高性能台式机，同时快速运行多个计算应用，或为采用多线程的单独软件程序提供更多性能。超线程（HT）技术可将电脑性能提升达 25％。除了为台式机用户引入超线程（HT）技术外，英特尔在推出英特尔奔腾4处理器3.06GHZ时达到了一个电脑里程碑。这是第一款商用微处理器，运行速率为每秒30亿周期，并且采用当时业界最先进的0.13 微米制程制作。
奔腾4处理器3.06GHz
英特尔发布前端总线为533MHz的Pentium 4 3.06 GHz处理器，采用了0.13微米工艺技术,提供L2 cache为512K的二级缓存，核心由5500万个晶体管组成。时隔一年，英特尔发布了支持超线程(HT)技术的P4处理器至尊版3.20 GHz。基于这一全新处理器的高性能电脑专为高端游戏玩家和计算爱好者而设计，现已由全球的系统制造商全面推出。英特尔奔腾4处理器至尊版采用英特尔的0.13微米制程构建而成，具备512 KB二级高速缓存、2MB三级高速缓存和800MHz系统总线速度。
P4处理器至尊版3.20GHz
该处理器可兼容现有的英特尔865和英特尔875芯片组家族产品以及标准系统内存。2MB三级高速缓存可以预先加载图形帧缓冲区或视频帧，以满足处理器随后的要求，使在访问内存和I/O设备时实现更高的吞吐率和更快的帧带率。最终，这可带来更逼真的游戏效果和改进的视频编辑性能。增强的 CPU 性能还可支持软件厂商创建完善的软件物理引擎，从而带来栩栩如生的人物动作和人工智能，使电脑控制的人物更加形象、逼真。
半年之后，2004年6月，英特尔发布了P4 3.4GHz处理器，该处理器支持超线程(HT)技术，采用0.13 微米制程，具备 512 KB二级高速缓存、2 MB 三级高速缓存和800MHz 系统前端总线速度。
Northwood是第二代产品，采用0.13微米制程，具有电压低、体积小、温度低的优点。接着就是Prescott（0.09微米），虽然这技术很新，不过由于效能提升并不明显，而且有过热的问题。后来英特尔又推出Hyper Threading技术，大大增加工作效率，让P4又成为市场宠儿。英特尔之后又推出Extreme Edition、含有Prestonia（原本给服务器用的Xeon核心）以及Gallatin（0.13微米Northwood外频提升改良版）核心的CPU。现在市场上的高阶Pentium 4则是 Socket LGA 775的 Prescott为主。
