Az Itanium processzor 733 és 800 MHz-es órajellel működik, a 64 bites architektúra maximum 16 Tbájt memória címzését teszi lehetővé. Háromszintű gyorsítótár hierarchiával rendelkezik a processzor: az L1 és az L2 gyorsítótárat CPU csipre integrálták, az L3 gyorsítótár 2 vagy 4 Mbájtos, amelyet a CPU csipen kívül, a tokban helyeznek el. A processzor 64 bit széles 266 MHz-es rendszerbuszhoz kapcsolódik. A processzor 10 fokozatú pipelinet valósít meg, 4 fix- , 3 elágazás-kezelő és 2 lebegőpontos futószalagot működtet. Az utóbbiak egy lebegőpontos összeadó és egy lebegőpontos szorzó aritmetikai egységet foglalnak magukban, amelyek egy óraciklusban négy 64 vagy nyolc 32 bites eredményt produkálnak.

A processzorba 320 darab (korábban csak a RISC processzorokra jellemző mennyiségű) regisztert építettek be (128 db fixpontos, 128 db lebegőpontos és 64 db az elágazáskezeléshez szükséges regiszter.)