Der Pentium D ist eine Familie von Zwei-Kern-Prozessoren, die auf der NetBurst-Mikroarchitektur basiert. Je nach Version besitzt die Mikroarchitektur eine Strukturbreite von 95nm bis 65nm. Der Smithfield-Kern besteht hierbei aus zwei Prescott-Kernen der Pentium 4-Reihe die sich auf einem einzigen Die befinden, während der Presler aus zwei einzelnen Pentium 4-Cedar Mill Dies besteht. Die CPU verwendet Sockel 775 und war von 2005 bis 2008 auf dem Markt. Sie unterstützten den Befehlssatz Intel 64, nutzen einen FSB-Takt zwischen 533 MHz und 800 MHz und arbeiten mit Taktfrequenzen zwischen 2,66 GHz und 3,6 GHz. Der L2-Cache hat eine Größe von 2MB bis 4MB. Im Gegensatz zu den vorherigen Celeron Modellen, unterstützt diese Reihe nicht die Hyper-Threating-Technology (HTT). Jedoch ist die Virtualization Technology ab dem Smithfield-Kern bereits integriert. Mit dem Presler-Kern ist diese Technologie schließlich auch aktiviert.