Az Athlon működésének fontosabb jellemzői:

• 3 db x86-os párhuzamos utasítás-dekódoló;

• 3 db lebegőpontos 15 lépéses futószalag, amelyek közül kettő vagy lebegőpontos vagy MMX vagy 3DNow! utasításokat dolgoz fel;

• 3 db fixpontos és 3 db címszámító 10 lépéses futószalag;

• 24/32 bejegyzéses L1 és 256 bejegyzéses L2 TLB (utasítás/adat);

• 72 bejegyzéses várakoztató állomás és függőségellenőrző egység.

Az Athlon processzorral az AMD egy teljesen új kommunikációs architektúrára tért át a DEC Alpha (21264) processzorának mintájára.

A processzor egy közvetlen pont-pont összeköttetéssel (200 MHz) tart kapcsolatot az alaplapi vezérlőáramkör-készlettel,

a P6 architektúrában szokásos rendszerbusz kiküszöbölésével.