Кеш процесора — кеш, який використовується процесором комп'ютера зменшення середнього часу доступу до комп'ютерної пам'яті. Є одним із верхніх рівнів ієрархії пам'яті. Кеш використовує невелику, дуже швидку пам'ять (зазвичай типу SRAM), яка зберігає копії даних, що часто використовуються з основної пам'яті.
Якщо пошук завершився невдачею процесору доводиться звертатися до оперативної пам'яті, що значно збільшує час виконання операції. Саме тому чим більше обсяг кеша, тим більше ймовірність знаходження у ньому необхідних даних, отже скоротити затримок.
Отже, кеш процесора використовується для тимчасового зберігання даних, які записуються в оперативну пам'ять або зчитуються з неї, і дозволяє нівелювати затримки доступу до оперативної пам'яті.
До певного обсягу — збільшення кешу призводить до значного зростання продуктивності так як знижує частоту критичних станів процесора коли він простоює від промахів у кеш.