Şu anda halen üretimi devam eden eski tip Socket 754 ve yeni tip Socket 939 olarak iki farklı paketleme ile üretilmektedirler. Athlon64 işlemciler daha önce server sistemlerinde bullanılan 64-bit teknolojisini masaüstü sistemlere getiren işlemciler olmuşlardır. Bu işlemciler, hem performans hem verimlilik açısından rakip İntel işlemcilerin ilerisindedirler. 2005 yılında Athlon64'lerin Athlon64 X2 adıyla çift çekirdekli modelleri de üretilmeye başlanmıştır.
Athlon64 işlemci ailesi 32 bit işletim sistemleri ile geriye dönük uyumlulukla birlikte sahip oldugu x86-64 komut seti sayesinde 64-bit teknolojisini desteklemektedir.
Socket 754 versiyonlari(Newcastle ve Clawhammer) 130 nm SOI(Silicon-On-Insulator) teknolojisiyle üretilirken socket 939 vesiyonlari 130 nm (Newcastle, Clawhammer) ve 90nm (Winchester,Venice,SanDiego) olarak üretilmişlerdir.
Athlon64 işlemcilerde Intel işlemcilerden farklı olarak bellek denetleyici işlemci çekirdeğine dahil (on-die) edildiği için Athlon64 sistemlerde FSB (Front Side Bus-İşlemci ile bellek denetleyici arasındaki bağlantı) kavramı yoktur. Socket 754 yapısındaki Athlon 64'lerde dahili olarak tek kanal bellek denetleyici bulunurken Socket 939 yapısındaki Athlon64'ler dahili çift kanal bellek denetleyicisine sahiptir. Dahili bellek denetleyicisi işlenecek verinin bellekten aktarımı sırasında meydana gelecek olası gecikmeleri engellerken yuksek performans sağlamaktadir. Intel platformunda bellekten işlemciye veri aktarımını hızlandırmak için yaygınlaşan DDR2 belleklere dahili bellek denetleyici nedeniyle AMD platformlarında ihtiyaç duyulmamıştır. Ayrica bu işlemciler MMX, SSE, SSE2, SSE3(venice kod adli işlemcide), x86-64, ve 3dnow, 3dnow+ komut setlerini desteklemektedir. Athlon64 işlemciler rakip intel işlemcilerden daha yüksek floating point (kayar nokta) performansina sahiptir. Saat hizlari ise 1.8 ve 2.4 ghz arasinda değişmektedir.(Athlon64 FX serisi 2.8 Ghz max)Bütün Athlon64'lerde 128 kb L1 cache bulunmaktadır. Fakat L2 cache boyutu Newcastle, Winchester, Venice çekirdekli modellerde 512Kb ve Clawhammer, SanDiego çekirdekli modellerde 1024Kb olarak değişmektedir.
