L'Athlon X2 64 correspond à la série de microprocesseur à double cœur proposée par AMD suite à l'évolution de la compétition à la performance qui se détourne de la course à la fréquence pour entamer celle du multi-threading. A partir de la seconde génération de la série Brisbane, les microprocesseurs dual-core portent désormais le nom de Athlon X2.

Lancé en avril - mai 2005, AMD a choisi une politique radicalement différente là où Intel a réuni sur un même die deux cœurs Prescott pour concevoir ses Pentium D. Les cœurs AMD partagent le même contrôleur mémoire et peuvent donc communiquer entre eux sans avoir à passer par le lien HyperTransport. Ils disposent également de leur propre cache L2 et d'un cache L3 partagé pour les cœurs K10 (Kuma). Enfin les Athlon X2 supportent les mêmes socket que les Athlon contrairement aux Pentium D d'Intel et ils supportent tous les optimisations logicielles pour l'Hyperthreading d'Intel.