Ein 64-Bit-Prozessor ist einer, der 64 Bit Daten in einer einzigen Operation handhabt (oder verarbeiten kann) (z. B. Hinzufügen von zwei Registern, die jeweils 64-Bit-Ganzzahlen enthalten oder auf einen Speicherplatz über einen 64-Bit-Zeiger zugreifen).
Ein 64-Bit-Betriebssystem ist ein Betriebssystem, das kompiliert wird, um die 64-Bit-Anweisungen eines 64-Bit-Prozessors zu nutzen, und funktioniert daher nicht auf einem Prozessor, der diese Anweisungen nicht unterstützt. Ein Vorteil von 64-Bit-Windows ist beispielsweise, dass mehr physischer Arbeitsspeicher als die 32-Bit-Version von Windows genutzt werden kann.
Viele 64-Bit-Mainstream-Prozessoren verfügen auch über 32-Bit-Anweisungen, sodass sie entweder ein 32-Bit- oder ein 64-Bit-Betriebssystem ausführen können.