CPU快取是位於CPU和記憶體之間的臨時存儲器，它的容量比記憶體小的多但是交換速度卻比記憶體要快得多。
CPU快取的存在主要是為了解決CPU運算速度與記憶體讀寫速度不匹配的問題，減少CPU的等待時間，從而提高整體性能。CPU快取分為不同的層次，包括一級快取(L1)、二級快取(L2)和三級快取(L3)，其中每一級快取都有其特定的設計和功能。例如，一級快取通常與CPU的數據匯流排直接相連，傳輸速度快，而二級快取則進一步過渡一級快取和記憶體之間的傳輸速度差異。
當CPU需要訪問數據時，首先檢查較快的快取，以查看是否有需要的數據。如果快取中找到了所需數據，則直接從快取中讀取，避免了慢得多的記憶體訪問過程。這種工作機制基於兩個基本的局部性原理：時間局部性和空間局部性，即如果一個信息項正在被訪問，那麼在近期它很可能還會被再次訪問；如果一個存儲器的位置被引用，那麼將來他附近的位置也會被引用。