Pouco tempo depois de lançar o Athlon 64, a AMD criou seu primeiro processador com dois núcleos, que é o Athlon 64 X2. Trata-se de um processador com dois núcleos do Athlon 64 no mesmo chip. Como ficou redundante mencionar a tecnologia 64 bits, já que ela passou a estar presente na maioria dos processadores, a AMD parou de usar o “64” no nome dos processadores, renomeando as novas edições para Athlon X2 somente, para representar a quantidade de núcleos.