Marcian Hoff a formulé l'architecture du microprocesseur (une architecture de bloc et un jeu d'instructions). Le premier microprocesseur commercialisé, le 15 novembre 1971, est l' Intel 4004 4 bits, suivi par l' Intel 8008 à 8 bits et qui servit initialement à fabriquer des contrôleurs graphiques en mode texte.
Les différents aspects de l'architecture des microprocesseurs sont le support système, le jeu d'instruction, la hiérarchie mémoire, l'architecture interne, les interfaces, le parallélisme et l'évaluation des performances.
Il existe des dizaines de familles de microprocesseurs. Parmi celles qui ont été les plus utilisées, on peut citer : la famille la plus connue par le grand public est la famille x86, apparue à la fin des années 1970, développée principalement par les entreprises Intel (fabricant du Pentium ), AMD (fabricant de l'Athlon), VIA et Transmeta.
Plus le microprocesseur contient de transistors, plus il pourra effectuer des opérations complexes, et/ou traiter des nombres de grande taille ; le nombre de bits que le processeur peut traiter simultanément : les premiers microprocesseurs ne pouvaient traiter plus de 4 bits d'un coup.