Pentium M tiên phong cho sự khởi đầu mới và cải tiến căn bản của Intel .Nó được tối ưu hóa hiệu quả việc quản lý năng lượng,giúp kéo dài thời gian sử dụng pin cua laptop.Khả năng chạy với lượng điện tiêu thụ thấp trung bình và nhiệt độ thấp hơn nhiều so với bộ vi xử lý máy để bàn. Pentium M chạy ở tốc độ đồng hồ thấp hơn so với phiên bản máy tính xách tay của Pentium 4. nhưng với hiệu suất tương tự - 1.6 GHz Pentium M thường có thể đạt được hoặc thậm chí vượt qua hiệu suất của một số 2,4 GHz Pentium 4-M Pentium M 740 đã được thử nghiệm để thực hiện lên đến khoảng 7.400 MIPS và 3,9 GFLOPS(sử dụng SSE2)
Pentium M kết hợp thực hiện giữa nhân Pentium III và giao diện bus tương ứng của Pentium IV, hướng dẫn giải mã/phát hành được cải tiến, cải tiến dự đoán rẽ nhánh, hỗ trợ tập lệnh SSE2, cache lớn hơn, bộ nhớ cache thứ cấp ngốn năng lượng sử dụng phương pháp chỉ chuyển mạch trên phần được truy cập. mục đích chính đằng sau cache lớn là để giữ một phần kích thước hoàn chỉnh của nó để sẵn sàng cho việc xử lý ngay cả khi cache L2 đã được tắt gần hết, kích thước của nó mang lại sự cải thiện cho hiệu năng.
Một phương pháp tiết kiệm năng lượng nữa bao gồm tần số xung nhịp và điện áp trong nhân tự động biến đổi , cho phép Pentium M điều chỉnh xung nhịp khi hệ thống nhàn rỗi để tiết kiệm năng lượng, sử dụng công nghệ SpeedStep nâng cao (có nhiều trạng thái nghỉ hơn phiên bản cũ của SpeedStep). Với công nghệ này , một Pentium M 1.6GHz có thể điều chỉnh tốc độ clock lên đến 200MHz, 400 MHz, 600 MHz, 800 MHz, 1000 MHz, 1200 MHz, 1400 MHz and 1600 MHz. Các trạng thái clock tức thời này cho phép CPU điều chỉnh tốc độ cho phù hợp với từng hoàn cảnh một cách tốt hơn. Năng lượng yêu cầu của Pentium M vào khoảng từ 5watt khi nhàn rỗi tới 27 watt khi làm việc hết công suất, phù hợp với ngành sản xuất notebook vì cho phép bao hàm Pentium M vào một notebook nhỏ
Vi xử lý Pentium M có thiết kế điện nhiệt tối đa là 5-27W phụ thuộc vào từng mẫu, hướng đến sử dụng trong các dòng laptop
khái niêm kiên trúc thế hệ thứ 6, được gọi là hợp nhất lệnh giải mã. Trên pentium M, mỗi bộ giải mã nối hai lệnh đã giải mã thành một, Chúng chỉ được tách ra khi được thực thi, tại tầng thực thi. Pentium M cũnng giới thiệu công nghệ Speedstep nâng cao (Enhanced speedstep technology), công nghệ này là công nghệ có một vài cấu hình clock và điện áp khác nhau giửa LFM và HFMI.
Dựa trên nền tảng Pentium M thì Inel củng rất thành công khi tung ra nền tảngCentrino cho máy tính xách tay, các máy tính xách tay thời này sử dụng bộ xử lý Pentium M tên mã Banias (130nm) và Dothan 90nmvới mức điện năng thiêu thụ tối đa chỉ 27W. Nhưng một máy tính muốn đạt chuẩn Centrino ngoài bộ xử lý Pentium M thì những thành phần không thể thiếu đó là chipset mainbold và mạng không dây( wirless network interface).
Cũng giống như CPU Pentium 4, bộ vi xử lý Pentium M sử dụng Quad – Pumped Front side bus chạy ở 100 và 133 MHz, hoặc có hiệu quả ở 400 và 533MHz. Các CPU Pentium M có 32 KB hướng dẩn riêng biệt và lưu trử dử liệu (Hai lần lớn như trên Pentium 4 hoặc Pentium III), lớn 1 hoặc 2 MB Mức 2 bộ nhớ cache, và bào gồm cả chế độ ngủ sâu hơn. Pentium M chạy với xung clock thấp hơn so với phiên bản máy tính xách tay của Pentium 4 ứng với hiệu suất tương tự - 1,6GHz Pentium M thường có thể đạt được hoặc thậm chí vượt qua hiệu suất của 2,4 GHz Pentium 4.
Pentium M là một bộ xử lý hội tụ đầy đủ những ưu điểm của cả 2 dòng Pentium 4 và Pentium 4M, vì vậy máy tính xách tay sử dụng bộ vi xử lý này vừa có sức mạnh tính toán của Pentium 4 vừa tiết kiệm pin như Pentium 4M. Ngoài ra Intel còn một số dòng CPU cho máy tính xách tay khác, ví dụ như Celerong M có thể coi là một phiên bản “rút gọn” của Pentium M, với bộ xử lý này sức mạnh xử lý bị giảm đáng kể tuy nhiên giá thành của bộ xử lý loại này rẻ hơn so với Pentium M.
Tuy là Pentium III cải biên ( chữ M có nghĩa là “Modification” tức “cải biên” ) nhưng Pentium M đạt sức mạnh tương đương với Pentium 4-M có xung nhịp đồng hồ cao hơn 400MHz. Thí dụ như Pentium M 1.3GHz thì có sức mạnh
thấp hơn, mức độ tiêu tốn năng lượng được giảm thiểu rất nhiều so với các chip di động đời trước.