奔腾4(Pentium 4，或简称奔4或P4)是英特尔公司于2000年11月发布的第7代x86微处理器。
它是继1995年出品的Pentium Pro之后的第一款重新设计过的处理器，这一新的架构称做NetBurst。首款产品代码为:Willamette，拥有1.4GHz左右的内核时钟，并使用Socket 423脚位架构，首款处理器于2000年11月发布。不同于Pentium II、Pentium III和各种Celeron处理器，因为是全新设计的产品，所以与Pentium Pro的关联很小。值得注意的是，Pentium 4有着非常快速到400MHz的前端总线，之后更有提升到533MHz、800MHz。它其实是一个为100MHz的四条并列总线(100Mhz x4 并列)，因此理论上它可以传送比一般总线多四倍的容量，所以号称有400MHz的速度。
Pentium 4没有在"整数处理速度"和"浮点性能"这两个标准重要性能之一上比之前的P6架构设计有任何提升。相反，它通过牺牲每个周期的性能以实现非常高的时钟速度和SSE性能。与英特尔的传统保持一致的是，Pentium 4也有低端Celeron〔通常称为Celeron 4〕版本和用于SMP配置的高端至强版本。
Pentium 4采用NetBurst架构，它被命名为Pentium 4，这也终结了英特尔以罗马数字命名的规则。这个新的内核使用0.18微米〔180纳米〕工艺生产，最初在主板上使用Socket 423，后来的版本更改到Socket 478。最初发布的有1.4和1.5GHz，在2001年1月，一个频率更低的1.3GHz型芯片也加入到这个系列。2001年4月英特尔推出了1.7GHz的P4，它是第一个性能明显优于Pentium III的芯片。2001年7月英特尔推出了1.6和1.8GHz的型号，在8月它推出了1.9和2.0GHz的Pentium 4。在这个月中，它发布了一款新的能够支持廉价PC133 SDRAM的芯片组。尽管使用SDRAM将比RDRAM慢很多，PC133比较低廉的价格这样一个事实带来了Pentium 4销售的大幅增长，几乎是一夜之间就将Pentium III从市场销售首位的位置赶了下去。2.0 GHz 是第一款真正能够挑战Athlon Thunderbird的P4，当时它是市场上无可争议的最快的x86处理器。
在2002年1月英特尔发布了使用Northwood内核的2.0和2.2GHz的Pentium 4。Northwood将二级缓存的大小从256KB增加到了512KB(晶体管数量从4200万增加到5500万)并且使用了130纳米制造工艺。它需要一个新的插座(Socket 478)，虽然后来又制造了能够让Socket 423使用Northwood处理器的转换器。
2.4GHz的Pentium 4于2002年4月发布，总线速度从400MHz(100MHz四倍)提升到533MHz(133MHz四倍)用于5月发布的2.53GHz、8月发布的2.6和2.8GHz P4，3.06GHz的Pentium 4在11月发布。
3.06GHz的处理器支持超线程(首次出现在至强处理器中)，它允许多个线程同时运行，它通过复制处理器的一部分让操作系统认为有两个逻辑处理器来实现。在所有的Northwood CPU中都有超线程机制，但是只在3.06GHz型号中允许使用。
2003年4月，英特尔发布了一系列频率范围从2.4到3.0GHz的新款800MHz FSB芯片。这些新版本的与以往芯片的主要不同就是全部都支持超线程机制，并且系统总线频率是800MHz。3.2GHz的Pentium 4在2003年6月上市，最后一个3.4GHz的版本在2004年早期上市。
2003年9月，在英特尔开发者论坛上，Pentium 4极致版(Pentium 4 Extreme Edition,P4EE)面世了。这个设计绝大部分与Pentium 4相同(以至于它们能工作在同一个主板),但是它增加了一个2MB的3级缓存。它与至强MP使用同一个Gallatin内核，尽管它使用Socket 478形式(不同于至强MP的603插座)和是至强 MP速度两倍的800MHz总线，它同时也提供LGA775版本。
2004年2月1日英特尔提出了一个代号为"Prescott"的新内核。这个内核首次使用90纳米的制造工艺，并且"它"是奔腾4微架构的一次重要更新--重要到足够让一些分析人士感到奇怪为什么英特尔没有选择将这个处理器称为Pentium 5。尽管Prescott工作在与Northwood相同的时钟速度，性能测试也显示在游戏应用程序中Northwood比Prescott还要稍微快一点儿，但是在视频编辑以及其它的多媒体应用中，Prescott额外的缓存让它比Northwood有明显的速度优势。Prescott的架构允许它很容易地使用更高的时钟速度。插座类型从Socket 478转换到LGA775。
最初有两种Prescott产品线上市:带有800MHz FSB和支持超线程的E系列以及533MHz FSB和不支持超线程的A系列。LGA775 Prescott使用一个评价系统将它们标记为5xx系列(Celeron D是3xx系列，Pentium M是7xx系列)。E系列的LGA775版本使用型号5x0(520-560)，A系列的LGA775版本使用型号5x5和5x9(505-519)。最快的570J和571工作在3.8GHz。
5x0J系列(以及相应的低端版本5x5J系列和5x9J系列)为英特尔处理器产品线引进了XD bit(execute Disable)或执行禁止位。这项最初由AMD最初使用并称为NX bit的技术能够帮助阻止一定类型的有害代码非法利用缓存器溢出来执行。
英特尔也发布了一系列支持EM64T的Prescott产品，它们是AMD64对于x86体系的64位扩充的英特尔实现方法。这些产品最初作为F系列并且仅对OEM销售，但是后来重命名为5x1系列并且面向大众销售。两款低端的基于5x5/5x9系列的支持EM64T的Prescott也使用506和516的型号发布。5x0、5x0J和5x1 Prescott为了加速一些诸如视频编辑这样使用多线程软件的处理器都集成有超线程技术。
英特尔在2005年第一季度发布了代号为"Prescott 2M"的编号6x0的新版Prescott内核。它包含了崭新的64位技术(AMD64的实现，英特尔称为EM64T)、XD、EIST(英特尔增强SpeedStep技术)以及2MB的L2缓存。6xx系列的Prescott 2M处理器为了加速用于如视频编辑等多线程软件的处理器，它们都包含有超线程技术。
2005年11月14日，英特尔发布了带有VT(虚拟技术，代号为"Vanderpool")的Prescott 2M处理器。英特尔只发布了两款这种分别运行于3.6GHz 和 3.8GHz的Prescott 2M处理器:662和672。
英特尔在2006年第一季度发布代号为''Cedar Mill''的最后一个奔腾4版本。有86W TDP的Cedar Mill有望解决Prescott的过热问题。Cedar Mill有一个65nm工艺的内核，带有31级的流水线(同Prescott一样)、800MHz的FSB、EM64T、超线程和虚拟技术。Cedar Mill将带有一个2MB的L2缓存。Cedar Mill作为从频率2.8GHz到3.8GHz的奔腾6x1和6x3发布。
Pentium 4处理器总共有Willamette、Northwood和Prescott三种不同的核心。其中Willamette核心属于Pentium 4最早期的产品，是采用0.18微米工艺制造的，代表产品有P4 1.7G和P4 1.8G。因为它发热量比较大、频率提升比较困难，而且二级缓存只有256KB，所以总体性能并不理想，特别是对于超频用户来说，这类产品难以让人感到满意。因此Intel很快就开发出了Northwood核心的产品，以满足消费者的需求。Northwood核心的Pentium 4采用0.13微米工艺制造，相比Willamette内核的处理器，其主频有了很大飞跃，二级缓存也从256K翻番到512KB。为了与主频相同但只有256KB二级缓存的Pentium 4原产品区别，Intel在其型号后面加了一个大写字母"A"，例如"P4 1.8A"，来代表新产品拥有512KB的二级缓存。这些产品均只有400MHz的前端总线。
同样主频的处理器产品，在更高的外频作用下可以配备频率更高的前端总线，从而带来性能的大幅提升。因此Intel在提升处理器主频的同时，也在不断地提高处理器前端总线的频率。从可以支持533MHz前端总线的845E等主板上市开始，市场上又出现了533MHz FSB的Pentium 4处理器。为了与主频相同但是只有400MHz FSB的Pentium 4产品区别开来，Intel又给它们加上了字母"B"作为后缀，例如"P4 2.4B"。
继533MHz FSB的产品之后，为进一步适应市场和用户的需要，Intel再接再厉，推出了800MHz FSB的Pentium 4处理器，同样为了与以前的同主频的产品相区别，Intel在其命名上用上了字母"C"，例如"P4 2.4C"。
AMD的迎头赶上和技术上的超越使Intel感受了强烈的竞争性，为了抢夺市场份额和坐稳处理器第一把交椅，Intel开始把目标放在生产90纳米制造工艺的处理器产品。Prescott核心的Pentium 4也因此应运而生。它采用了另人咋舌的31级流水线设计，配备16KB的一级数据缓存和多达1MB的二级缓存。按照Intel的命名规则，新产品的后缀应该加上一个"D"的，但不知道Intel出于什么目的，对于新面世的针对800MHz FSB的Prescott核心P4处理器，Intel采用了字母"E"，例如"P4 2.8E"。
需要引起特别注意的是，Prescott核心Pentium 4也有几款533MHz FSB的产品，由于市场定位的因素，这类产品取消了对超线程技术的支持，并用大写字母"A"来区别于其他产品，例如表2中列举的"P4 2.4A"。这样就很容易使不熟悉该产品的消费者误解，由此我们也可以知道Intel对处理器产品的命名并非很科学的。
845D芯片组， 第一代基于P4的DDR整合型芯片组，支持DDR200/266/PC133的SDRAM，搭配400外频的P4，USB1.1, ATA33/66/100。
845E芯片组，为533 MHz外频P4推出的DDR芯片组，支持400/533 MHz前端总线，支持DDR200/266内存规范，AGP2X/4X,USB2.0,ATA33/66/100。
845PE芯片组，支持DDR333内存规范，加入了对超线程技术的支持。
865 芯片组，全面支持800 MHz前端总线，引导P4进入全盛时期的芯片组，支持英特尔全线478的P4和赛扬处理器，包括早期的Willamette核心和后来的Northwood核心及Prescott核心，首次对AGP8X提供支持，支持双通道内存模组，支持双通道DDR400,首次支持SATA硬盘。865PE是高端，865P是低端，865G是整合了图形内核的865PE。
915芯片组， LGA 775。支持775针脚的Intel CPU（不支持双核心的775）、首次支持PCI-E显卡接口，支持800MHz前端总线Socket755英特尔处理器，支持双通道DDR2-533，支持最多4个SATA接口。
945芯片组，支持的CPU类型包括Intel Celeron D、Pentium 4、Pentium 4 EE、Pentium D，最高支持65纳米的早期双核处理器。最高支持双通道DDR2-667，支持超线程技术和PCI Express x16显卡插槽。支持ATA 100 IDE接口和SATA II接口，支持USB 2.0标准。
965芯片组，支持的CPU包括Intel Pentium Dual Core、Core Solo、Core Duo、Core 2 Duo、Core 2 Extreme。Intel一开始就为酷睿2量身定做的，1066/800/533 MHz系统总线完美支持酷睿2以及Intel全系列LGA 775的CPU。最高支持DDR2 800，P965是主流型号，除了不集成显卡其余的参数与G965一致。
