微处理器（或者说CPU）与操作系统配合工作，控制计算机的运行。它就像是计算机的大脑。CPU会产生大量热量，所以台式机通过空气流通、风扇和散热器（由底板、通道和散热翅片组成的系统，用于带走处理器产生的热量）来冷却各个部件的温度。由于笔记本电脑内部的空间很小，无法使用上述这些冷却方法，因此它的CPU通常：
具有更低的运行电压和时钟频率——这样可减少产生的热量，同时降低电力消耗，但是也会降低处理器的速度。此外，在插上外接电源时，大多数笔记本电脑会以较高的电压和时钟频率运行，在使用电池时则使用较低的电压和频率。
不通过引脚的方式安装到主板上——台式机中的引脚和插座占据了大量的空间。在某些笔记本电脑主板中，处理器直接焊接到主板上，没有使用插座。其他主板则使用Micro-FCBGA（翻转芯片球形网阵），也就是使用球来代替引脚。这样的设计可节省空间，但是在某些情况下也意味着不能将处理器从主板上拆下进行更换或升级。
也有部分笔记本电脑采用插座，以方便用户日后升级，目前CPU后缀带MQ的（比如I7 4710MQ）就是带插座的。
具有睡眠或慢速运行模式——如果计算机处于空闲状态或者处理器不需要快速运行，计算机和操作系统会相互配合来降低CPU的速度。AppleG4处理器还会确定数据的优先级来限度节省电池电量。
笔记本电脑通常有小型的风扇、散热器、导热片或导热管，帮助CPU排走热量。一些更为高端的笔记本电脑型号甚至通过在沿着导热管布置的通道中加注冷却液来减少热量。此外，大多数笔记本电脑的CPU都靠近机壳的边缘。这样，风扇可以将热量直接吹到外部，而不是吹到其他部件上。