O Athlon 64 é um dos membros da nova geração (K8) de processadores, que começaram a chegar com a tecnologia 64 bits incorporada. Essa geração também teve uma mudança na forma como o barramento do sistema funciona, recebendo a tecnologia HyperTransport. A tecnologia 64 bits foi desenvolvida inicialmente para o mercado de servidores, mas logo chegou às mãos dos usuários finais, em processadores domésticos — o Athlon 64 é baseado no processador para servidores Opteron.