프로그램의 명령을 수행하여 다양한 입력 장치로부터 데이터를 받아서 기억장치와 연계하여 처리한 후 출력 장치로 보내는 모든 과정을 제어하고 연산하는 장치.

같은 시스템에서 동작하고 있는 하나, 또는 다수의 종속 제어 장치를 제어하는 장치. 영어 central processing unit의 머릿글자를 따 간단히 CPU라고도 한다.

컴퓨터에서 가장 핵심적인 부분이며, 제어 장치와 같은 뜻으로 쓰인다. 또 레지스터라고 하는 기억 소자를 가지고 있어서 주기억 장치로부터 명령을 읽어 내어, 이 곳에 기억시켜 명령과 해독 및 그 수행에 필요한 조작을 지시한다.

중앙 처리 장치는 연산기, 레지스터 파일, 메모리 인터페이스, 시퀀서 등으로 구성되어 있다.

연산기는 사칙 연산 이외에 AND, OR의 논리 연산도 행해 데이터 연산과 어드레스 계산에 사용한다. 최근에는 정수 연산기 뿐만 아니라 부동 소수점 연산기를 내장하고 있는 것도 많다.

레지스터 파일은 연산의 중간 결과를 모아 두는 레지스터의 집합이다. 레지스터는 억세스 시간이 메모리 보다 짧기 때문에 고속화를 위한 변수를 두는 경우도 있다. 리스크(RISC)계 CPU의 레지스터 파일은 32~128개로 시스크(CISC)계의 4~16개보다 월등한 수의 레지스터를 갖는 특징이 있다. 이러한 범용 레지스터 이외에 중앙 처리 장치(CPU)의 동작 상태를 지정하는 특수 레지스터가 있다.

메모리 인터페이스는 명령을 읽어내면 데이터 읽고 쓰기라는 데이터의 입출력을 행한다. 두 가지를 병행하여 전송하기 위하여 각각의 경로를 CPU 내부에 분산한 것을 하버드 아키텍처라고 한다.

시퀀서는 명령의 해석, 실행과 다음 명령을 읽어 들인다. 통상 명령은 순번대로 실행되지만 루프나 조건 분지에서는 지정된 어드레스 에서 다음 명령을 읽어 들인다.

마이크로 컴퓨터의 경우에는 주기억 장치를 제외한 제어 장치, 연산 장치, 입출력 제어 장치가 1개의 칩으로 되어 있어서, 이를 통틀어 중앙 처리 장치라고 한다.

따라서 여기에 주기억 장치와 주변 장치 를 부착하면 하나의 컴퓨터 시스템을 이루게 된다.