Główna różnica między nimi to szybkość. Procesory Pentium III mają maksymalną prędkość 1,33 gigaherca, podczas gdy procesory Pentium 4 mogą osiągnąć maksymalną prędkość 3,46 gigaherca. Zarówno procesory Pentium III, jak i Pentium 4 pochodzą z wcześniejszych rodzin procesorów Pentium.
Różnica w prędkościach maksymalnych, jakie mogą uzyskać te dwa procesory, ma wiele konsekwencji dla ogólnej wydajności komputera. Warto zauważyć, że gdy komputer zainstalowany ze znaczną pamięcią wykorzystuje prędkość procesora Pentium 4, będzie działał zauważalnie szybciej podczas przetwarzania aplikacji, takich jak operacje graficzne i obliczenia numeryczne.
Istnieje wiele innych różnic, szczególnie w technologii, architekturze i wielkości pamięci podręcznej zajmowanej przez dwa procesory. Procesory Pentium 4 mają wbudowaną technologię "hyper-threading", która pozwala im wydajniej wykonywać wiele zadań jednocześnie. Pod względem wielkości pamięci podręcznej procesory Pentium 4 mają średnią wielkość 512 kilobajtów, podczas gdy Pentium III ma średnio 256 kilobajtów. Procesory Pentium 4 są znacznie mniejsze niż Pentium III, więc te ostatnie zwykle zajmują więcej miejsca na płycie głównej. Również architektura magistrali danych dwóch procesorów jest inna. Pentium III ma magistralę danych o maksymalnej pojemności 133 MHz, a Pentium 4 może mieć nawet 400 Megaherców.
