AMDの開発した、RISCアーキテクチャベースIntel互換マイクロプロセッサのひとつで、AMDの第8世代x86互換プロセッサ。
当初、通常のAthlon 64はSocket 754、後に939に対応した。3500+以降はAM2である。
姉妹品にAthlon 64 FXがある。プラットフォームはOpteronと同様にSocket 940やSocket 939で、デュアルチャンネル対応などの機能を持つ。
2003(平成15)年9月23日にサンフランシスコでのイベントで正式発表された。
最上位のデスクトップ用Athlon 64 FX-51が動作速度2.2GHzで1000個ロット時US$733、標準版Athlon 64 Model 3200+はデスクトップ用とノートパソコン用がそれぞれ提供され価格はいずれもUS$417。ノートパソコン用Athlon 64 Model 3000+はUS$278だった。
また同日、MicrosoftもAthlon 64搭載パソコン向けWindows XPのベータ版をリリースしたことを発表した。