en fullverdig regneenhet samlet på en halvlederbrikke (integrert krets), som utgjør sentralenheten i en datamaskin eller kontroll- og styringsenheten i mange forskjellige apparater. En datamaskin kan ha spesialiserte mikroprosessorer for intern systemovervåking eller for å styre egenskaper som grafikk, lyd og video.
Ytelsen til en mikroprosessor avhenger av egenskaper som ordlengde, klokkefrekvens, antall instruksjoner som kan behandles per klokkesyklus, størrelse på integrert minne (cache), hvordan instruksjonene er lagt opp, bredde på intern minnebuss, og det interne kontrollprogrammet (mikrokoden). Fysiske attributter som transistorenes antall, størrelse og innbyrdes avstand er med på å avgjøre disse egenskapene, og grovt sett viser ytelsen seg å være noenlunde proporsjonal med antall transistorer. Metoder for å begrense mikroprosessorenes strømforbruk og varmeutvikling har også blitt viktige etter hvert.
Ordlengden angir hvor mange binærsifre (biter) som kan behandles om gangen. De aller første mikroprosessorene håndterte fire biter, så kom 8-biters prosessorer i 1972 og 16-biters i 1975. Hjemmedatamaskinene tidlig på 1980-tallet hadde 8-biters mikroprosessorer, mens IBMs første PC brukte en 16 biters mikroprosessor fra Intel, med 8-biters minnebuss. De første 32-biters prosessorer kom rundt 1980, og de første 64-biters ti år etter det.
Miniatyriseringen som har preget utviklingen av halvlederteknologien helt fra starten, har gjort det mulig å øke klokkefrekvensen kolossalt. Intels 8088-prosessor fra 1979 som ble brukt i IBMs første PC, hadde en frekvens på 4,77 MHz, mens det i 2005 ble levert PC-prosessorer med en klokkefrekvens på 3,0 GHz (gigahertz).
I 1971 hadde Intels første mikroprosessor, 4004, 2300 transistorer. PC-prosessoren Core Duo, som Intel introduserte i 2006, har 376 millioner transistorer.
En ny utvikling de siste årene er brikker som inneholder flere mikroprosessorer, kalt flerkjernede prosessorer. IBM var først ute, med den tokjernede Power4 fra 2000. Per 2006 tilbyr både AMD og Intel tokjernede prosessorer for PC-er og servere, mens Sun introduserte den åttekjernede UltraSparc T1 i 2005.
Det strides om hvem som var først ute med en ekte mikroprosessor, siden tre ulike prosjekter fra henholdsvis Intel, Texas Instruments (TI) og Garrett AiResearch framstilte hver sin mikroprosessor omtrent på samme tid. Garrett leverte sin CADC til US Navy i 1970, men fikk ikke lov til å bekjentgjøre konstruksjonen før i 1997. TI lanserte sin 4-biters prosessor TMS 1000 17. september 1971, mens Intel 4004, også den fire biters, kom 15. november 1971. Patentet for mikroprosessoren ble 4. september 1973 tildelt Gary Boone fra TI.
Ytelsen til mikroprosessoren har siden tidlig på 1970-tallet fulgt et postulat kjent som Moores lov, og blitt doblet noenlunde hver 18. måned.