一つの処理で64ビットの数値を扱うことができるマイクロプロセッサのこと。
明確な定義はないが、一般には、レジスタ、整数演算器、データバスなどが64ビット幅であるものをいう。
1990年代に登場し、2000年代から主流となった。
パソコン用としては2003(平成15)年9月に発表されたAthlon 64が初めてとなる。
64ビットゲーム機ではMIPSのRシリーズが主流で、NINTENDO64でVR4300カスタム(122MIPS)が使われている。
主な64ビットマイクロプロセッサに、次のようなものがある。