在半导体存贮器件发展的同时，逻辑控制电路也得到迅速发展，其典型的代表即是被称为微处理器(CenterProcessingUnit)的计算机中央处理单元器件。
1971年，美国Intel公司三十一岁的工程师霍夫与日本Busicom公司签定了一项决定计算机发展命运的协议：共同研制世界上第一块微处理器。不久，第一片微处理器芯片Intel-4004诞生了。Intel-4004的字长只有4位，包含了(集成度)一千个三极管，每秒钟可以执行八千条指令。1972又年研制成功了Intel-8008，字长扩展为8位。到了1974年国际市场上已有三十多家公司生产的8位微处理器，其中较为著名的有美国Intel公司的Intel-8080、Motorola公司的Motorola-M6800、Rockwell公司的Rockwell-R6502、Zilog公司的Zilog-Z80等。这些集成电路芯片内除了微处理器外，还将存贮器做在了一起，集成度约六万支三极管，硅片面积为五毫米见方。
1974年，由前Intel公司雇员创立的Zilog公司推出了新的微处理器Zilog-Z80，而Intel公司也推出了新的芯片Intel-8080。这一年，IBM公司的约翰•库克首次提出了设计和制造微处理器芯片的新概念计算机精简指令集(CISC)。同年，Cary-Ⅰ处理器上市，这是商业上取得成功的最早的向量处理器，它构成了当时速度最快的计算机。
1976年，美国Apple公司掀起了一场微型计算机热潮，这对Intel公司产生了极大的鼓舞。在1977～1979年间，Intel公司投入大量的人力物力和资金，先后研制成功了Intel-8085、8086、8088等16位微处理器，由于其中的Intel-8088主频为4.77MHz、内部字长为16位(外部为8位)、地址总线为20位、集成度达3万管、每秒钟可执行八十万条16位字长的运算指令，因而被IBM公司选中，成为首台IBM公司微型计算机的核心芯片，更在二十世纪八十年代前期成为IBM-PC和IBM-PC/XT的畅销核心，占据了世界微型计算机市场。到1982年，档次较高的全16位微处理器相继问世，主要产品有Intel-80286、Motorola-68000、Zilog-Z8000等，其中Intel-80286的集成度达到十三万管、主频6MHz、内外字长均为16位、地址总线为24位，使当时的微型计算机如IBM-PC/AT达到了小型计算机如DECVAX-650的水平。
二十世纪八十年代的中后期，微处理器从两个方面积极提高其性能：一是在硬件技术上采用激光、电子束和离子束等高新技术来缩小芯片的线宽到1.50～0.50微米，集成度提高到一百万管；硅单晶圆片尺寸达到了φ20厘米以上，提高了生产效率，增强了功能。二是从软件技术方面开发指令集、数字协处理技术、超高速缓存技术等，大幅度地提高了微处理器的性能。
在这种情况下，1985年，Intel公司研制成功32位微处理器Intel-80386，集成度为二十七万五千管，在16MHz中央时钟频率下每秒钟可执行四百万条32位运算指令。1989年，Intel公司又推出了Intel-80486微处理器，其线宽达到了1微米(10-6米)，集成度为一百二十万管，主频为33MHz，执行指令的速度比Intel-80386快一倍多，达到每秒钟九百万条，且综合性能比Intel-80386高四倍。Intel-80486的诞生，使得人们梦寐以求的多媒体计算机得以实现，并促进了高性能计算机网络技术的发展。
进入二十世纪九十年代以后，各大公司你追我赶，相竞开发出了许多高性能的微处理器。在1993年3月，Intel公司采用标量体系结构，研制成功并推出了集成度为三百一十万管、主频为66MHz的64位微处理器Intel-Pentium，我们称之为奔腾。Intel-Pentium的性能比Intel-80486高八倍，更比早期的Intel-8088则高出三百倍，成为国际市场上首选的586级微型计算机用微处理器芯片。美国DEC公司在1994年9月推出了性能更好的586级芯片Alpha-Axp21164，它的线宽为0.50微米、集成度为九百一十万管、芯片面积为314平方毫米、主频为266MHz、运算速度达到每秒钟十亿次，要比Intel-Pentium快三倍，被列入当时的吉尼斯记录。实际上在二十世纪九十年代中期，美国AMD公司的AMD-K5/100芯片比Intel-Pentium快30％，美国Cyrix公司的Cyrix-M1芯片比Intel-Pentium快50％，日本NEC公司采用0.35微米线宽技术于1995年10月推出主频为275MHz的VR10000系列微处理器芯片，美国MIPS公司于1996年推出主频为275MHz的R10000微处理器芯片，其性能均远远超过Intel-Pentium。随着64位微处理器的相继推出，极大地触动了自称蓝色巨人的IBM公司，于1996年初也推出了Power-PC620微处理器，Power-PC620采用0.50微米线宽工艺，集成七百万管、四层布线、625脚封装、主频133MHz，性能亦远超过Intel-Pentium。1997年，DEC公司正式推出集成度为三千万管、主频500MHz的微处理器Alpha-EV6，1999年初又推出集成度达一亿管、主频为700Mhz的Alpha-EV7，并在1999年底推出集成度为五亿五千万管、主频为1000MHz的Alpha-EV8。
Intel公司受到这些公司的激烈挑战后，于1995年11月又正式推出性能更高的586级微处理器芯片PentiumPro-6，即我们常说的Pentium-Ⅱ微处理器，Pentium-Ⅱ采用0.60微米线宽工艺，字长为64位、地址总线为34位、主频为133MHz，尤为特殊的是Pentium-Ⅱ在一个封装内包含了两个芯片：一个是集成五百五十万管的微处理器，另一个是集成一千五百五十万管的二级缓冲静态存贮器(StaticRandom-AccessMemory)总计有两千一百万管之多。由于Pentium-Ⅱ采用了最新的动态执行技术，包括了程序执行、推测执行、转移预测等，使得计算机的中央处理单元(CPU)可以超前看到程序计数器的三十条指令并预测十五个嵌套转移，因而使得CPU几乎没有闲的时间。这种新的微处理器是半导体微处理器的一次技术大飞跃，成为21世纪初的主流微处理器产品。不久，Intel公司又采用极长指令(Very-Long-InstructionMultiprocessing)设计出PA-RISC结构技术，并与HP公司合作开发了新一代微处理器PentiumPro-7，这就是在二十世纪九十年代末风靡一时的Pentium-Ⅲ。Pentium-Ⅲ给多媒体计算机以更多的支持，拥有更多的指令执行单元和更高速的缓冲存贮器，要比Pentium-Ⅱ更为出色。
由于Intel公司在微型计算机工业领域中的卓越贡献，人们对微型计算机的级别称呼大都直呼Intel公司微处理器的相应型号，如286、386、486、586等等。
继K6-Ⅱ475MHz、450MHz和433MHz之后，AMD公司在1999年10月推出了移动K6-Ⅲ450MHz处理器，同时推出的还有433MHz和400MHz两种，其特点是拥有更快的存贮器总线和更大的单片高速缓存器，指令执行速度和运算速度比Pentium-Ⅱ400MHz更快。
1999年10月，芯片巨人Intel公司推出主频为733MHz的微处理器芯片Coppermine，它本来是Pentium-Ⅲ的豪华级产品，采用的是0.25微米线宽工艺，装备512KB二级缓存，但现在使用的是0.18微米线宽工艺，使用Intel公司的包括256KB存贮器的集成“高级传输缓存”技术，比标准缓存快四倍，芯片更小、更廉价，速度比Pentium-Ⅲ更快，运行温度也更低。
最近，Intel公司与HP公司合作，用明晰并行指令计算结构(EPIC)技术取代精简指令集技术进行新一代微处理器芯片的制造，拥有EPIC技术结构的新一代芯片可靠性达到了五个9(99.999％)。