運行方式
每個單位時間內，一個CPU只能處理一個線程（操作系統：thread），以這樣的單位進行，如果想要在一單位時間內處理超過一個線程是不可能的，除非是有兩個CPU的實體單元。雙核心技術是將兩個一樣的CPU放置於一個封裝內（直接將兩個CPU做成一個芯片）。而英特爾的Hyper-Threading技術是在CPU內部僅複製必要的資源、讓CPU模擬成兩個線程；也就是一個實體核心，兩個邏輯線程，在一單位時間內處理兩個線程的工作，模擬實體雙核心、雙線程運作。
Intel自Pentium開始引入超標量、亂序運行、大量的暫存器及寄存器重命名、多指令解碼器、預測運行等特性；這些特性的原理是讓CPU擁有大量資源，並可以預先運行及平行運行指令，以增加指令運行效率，可是在現實中這些資源經常閒置；爲了有效利用這些資源，就乾脆再增加一些資源來運行第二個線程，讓這些閒置資源可運行另一個線程，而且CPU只要增加少數資源就可以模擬成兩個線程運作。
Hyper-Threading概述
超線程技術，Hyper-Threading是一種多線程並行技術——即同步多執行線程（SMT，simultaneous Multi-threading）。通過在一枚cpu上整合兩個邏輯處理器（注：是處理器而不是運算單元）單元，使得具有這種技術的新型CPU具有能同時執行多個線程的能力。
Hyper-Threading的原理很簡單，就是把一顆CPU當成兩顆來用，將一顆具Hyper-Threading功能的“實體”處理器變成兩個“邏輯”處理器，而邏輯處理器對於操作系統來說跟實體處理器並沒什麼兩樣，因此操作系統會把工作線程分派給這“兩顆”處理器去執行，讓多種應用程序或單一應用程序的多個執行緒（thread），能夠同時在同一顆處理器上執行；不過兩個邏輯處理器是共享這顆CPU的所有執行資源。
Hyper-Threading做法是複製一顆處理器的架構指揮中心(architectural state)變成兩個，使得操作系統認爲是在與兩顆處理器溝通，但這兩個架構指揮中心共享該處理器的工作資源（execution resources）。架構指揮中心追蹤每個程序或執行緒的執行狀況；工作資源指的則是“處理器用來進行加、乘、加載等工作的單元（execution unit）”。如此一來，操作系統把工作線程安排好以後，就分派給這兩個邏輯上的處理器執行，而這顆CPU的每個執行單元等於在同樣的時間內要服務兩個“指令處理中心”，當然它的效率就高多了，操作系統就把一顆實體的處理器認定爲兩個邏輯處理器作工作指派，當然整體工作效能就比沒有具備Hyper-Threading 的處理器高出許多，性價比自然高出許多。
顧慮
由於處理器實際上只有一個實體核心，能夠提升的性能約爲5~15%左右，且萬一發生資源互搶的情形時，整體性能反而會下降。這亦是AMD不提供虛擬雙核心處理器的理由。
要令到電腦支持超線程技術，必須要軟件和硬件的配合。
- 硬件方面：處理器本身要支持超線程，芯片組亦要支持相關處理器。
- 軟件方面：要充分發揮超線程的性能，用戶要使用支持超線程技術的操作系統（除了微軟的Windows 2000之後的版本外，Linux kernel 2.4.x亦開始支持該技術）。不是所有程序都可以發揮超線程，通常優化了多處理器的程序都可以支持到。