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Um processador dual-core é um processador de dois núcleos, onde ambos compartilham a mesma pastilha de silício. Exemplos de processadores dual core são o Core 2 Duo e o Athlon X2.
De uma forma geral, aplicativos que dividem a carga de processamento em vários threads e por isso se beneficiam de um processador dual-core são aplicativos de edição e compressão de vídeo, renderização 3D, edição de imagens (Photoshop, Gimp, etc.) e diversos aplicativos de uso profissional. Aplicativos que trabalham com um único thread e por isso não se beneficiam de um processador dual-core são aplicativos office de uma forma geral, navegadores, players de áudio e vídeo e a maioria dos games.
Note entretanto que o uso de um processador dual-core sempre ajuda quando você está rodando dois aplicativos pesados simultaneamente. Pode ser que um determinado game 3D não apresente ganho algum de FPS ao rodar sobre um processador dual-core, mas sem dúvida o FPS será mais alto se você resolver comprimir um filme em Divx em segundo plano enquanto joga.
Nos servidores a coisa muda de figura, pois quase todos os serviços geram um volume muito grande de threads, de forma que um processador dual-core oferece sempre um ganho muito grande de desempenho.
Ao contrário do que teríamos ao utilizar dois processadores separados em SMP, um processador dual-core atual, como o Athlon X2, Pentium D ou Core 2 Duo não consomem o dobro de energia que as versões single-core. Isto é possível graças a sistemas de gerenciamento de energia incluídos no processador, que reduzem a freqüência ou mesmo desativam completamente o segundo núcleo quando o processador está ocioso. No caso do Athlon X2, muitos componentes são compartilhados entre os dois processadores, o que aumenta a economia.
Se comparado com um Athlon 64 4000+ com core San Diego (que também opera a 2.4 GHz), um Athlon X2 4800+ Toledo (2.4 GHz, 1 MB) consome cerca de 12 watts a mais enquanto o sistema está ocioso e 24 watts a mais ao rodar um benchmark.