Der Pentium III als Nachfolger des Pentium Pro arbeitet mit Taktfrequenzen zwischen 233 MHz und 440 MHz. Der Front Side Bus (FSB) des Pentium II hat eine Breite von 64 Bit, der interne Datenbus ist 32 Bit breit.
Von der Integrationsdichte her ist er in 0,35-µm- und 0,25-µm-Technik gefertigt und hat 7,5 Millionen Transistoren. Die Level-1-Caches entsprachen mit 2 x 16 KB denen des Vorgängers, dagegen war das Level-2-Cache nicht auf dem CPU-Chip integriert, sondern auf einem externen Chip.
Der Pentium II verwendet die Architektur des Pentium Pro und die MMX-Technologie. Die Rechenleistung beträgt bei einer Taktrate von 400 MHz 80 MFLOP. Als CPU-Sockel benutzt der Pentium II den Sockel 7.
Eine spezielle Version des Pentium II für Server-Anwendungen, der Xeon, wurde mit einem bis zu 2 Megabyte (MB) großen Cache ausgestattet.