Fue toda una revolución. Integraba 7,5 millones de transistores y estaba basado en una versión modificada del núcleo P6, usado por primera vez en el Intel Pentium Pro. Se introdujeron cambios de enorme importancia con respecto a este modelo previo, como fue la mejora del rendimiento en la ejecución de código de 16 bits, el conjunto de instrucciones MMX y la eliminación de la memoria caché de segundo nivel del núcleo del procesador, que pasó a ser instalada en una tarjeta de circuito impreso situada al lado.
Una importante novedad respecto al resto de procesadores de la época era que se presentaba en un encapsulado SECC con forma de cartucho, con lo cual se impedía que se calentara mucho al disiparse el calor con mayor eficacia.
El Pentium II se vendía en versiones que funcionaban a una frecuencia de reloj de entre 166 y 450 MHz. La velocidad de bus era originalmente de 66 MHz, aunque en las versiones a partir de los 333 MHz se aumentó a 100 MHz.
Poseía 32 KiB de memoria caché de primer nivel repartida en 16 KiB para datos y otros 16 KiB para instrucciones. Pero lo mejor que se puede hacer para entender su funcionamiento es ver el vídeo que acompaña a estas líneas, donde un aficionado a la informática retro nos muestra su tesoro mientras lo repara. En el vídeo inferior podemos ver el anuncio de su lanzamiento. En Intel ficharon nada más y nada menos que a Homer Simpson y le pagaron una millonada a la FOX por hacer creer que lo volvían más listo y con más velocidad a la hora de pensar gracias a instalarle en el cerebro el procesador de moda.