Itanium — первый микропроцессор, в основу которого положена 64-разрядная архитектура IA-64 (традицию продолжил Itanium 2). Это совершенно новая архитектура процессора, в которой используется концепция VLIW (Very Long Instruction Words — очень длинные командные слова), предсказание команд, удаление перехода, упреждающая загрузка и другие усовершенствованные методы, позволяющие увеличить параллелизм программного кода. Новая микросхема будет содержать как элементы RISC, так и CISC.
Существует еще одна новая архитектура, которую Intel называет EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing — команды явно параллельных вычислений); они дают указание процессору выполнять одновременно несколько команд. В Itanium в 128-разрядном слове закодированы три команды, каждая из них будет содержать еще несколько дополнительных битов, в отличие от сегодняшних 32-разрядных команд. Дополнительные биты позволяют адресовать большее количество регистров и используются для управления процедурой параллельного выполнения команд в процессоре. Все это упрощает проектирование процессоров со многими модулями для параллельного выполнения команд и позволяет повысить их тактовую частоту. Другими словами, помимо способности одновременно выполнять несколько отдельных команд внутри процессора, Itanium может связываться с другими микросхемами и создавать среду параллельной обработки.
Помимо новых возможностей и абсолютно новой 64-разрядной системы команд, Itanium/Itanium 2 полностью поддерживают современное 32-разрядное программное обеспечение для платформы Intel x86. Таким образом, Itanium поддерживает 64-разрядные команды при сохранении совместимости с сегодняшними 32-разрядными приложениями. Следует заметить, что работа с 32-разрядными приложениями не является собственным режимом данного процессора, поэтому эффективность выполнения подобных операций будет ниже, чем при использовании процессоров Pentium 4 или более ранних микросхем.
Чтобы использовать IA-64, понадобится перетранслировать программы для новой системы команд. Подобное требовалось выполнить и в 1985 году, когда Intel представила 80386 — первый 32-разрядный процессор. Этот процессор должен был стать платформой для усовершенствованной 32-разрядной операционной системы. Чтобы 386-й и последующие 32-разрядные процессоры были приняты рынком, они должны были выполнять 16-разрядный код. Чтобы использовать преимущества 32-разрядных компьютеров, первым из которых был 386-й, необходимо было написать новое программное обеспечение. К сожалению, индустрия создания программного обеспечения развивается намного медленнее индустрии аппаратных средств. Прошло целых 10 лет после появления процессора 386, прежде чем Microsoft выпустила Windows 95 — первую 32-разрядную операционную систему.
С процессорами Itanium/Itanium 2 этого не случится, так как они уже имеют поддержку четырех операционных систем, в число которых вошли Microsoft Windows (64-разрядный XP Edition и 64-разрядный Windows Advanced Server Limited Edition 2002), Linux (от четырех компаний-дистрибьюторов: Red Hat, SuSE, Caldera и Turbo Linux) и две версии Unix (HP-UX 11i v 1.5 от Hewlett-Packard и AIX от IBM).