对支持多处理器功能的应用程序而言,超线程处理器被视为两个分离的逻辑处理器。应用程序不须修正就可使用这两个逻辑处理器。同时,每个逻辑处理器都可独立响应中断。第一个逻辑处理器可追踪一个软件线程,而第二个逻辑处理器则可同时追踪另一个软件线程。由于两个线程共同使用同样的执行资源,因此不会产生一个线程执行的同时,另一个线程闲置的状况。 这种方式将会大为提升每个实体处理器中的执行资源使用率。
下图显示超线程的工作状态。使用这项技术后,每个实体处理器可成为两个逻辑处理器,让多线程的应用程序能在每个实体处理器上平行处理线程层级的工作,提升了系统效能。随着应用程序针对平行处理技术的逐步优化,超线程技术为新功能及用户不断增长的需求提供了更大的改善空间。