1975年，罗伯特.登纳德提出的金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)的比例理论与戈登.摩尔提出的摩尔定律一起为集成电路的发展打下了稳定的根基，也让CPU开始发展壮大。随着晶体管数越来越多、性能越来越强，CPU逐渐集成越来越多的功能。
牵牛星8800
1975年，供职于IBM沃森研究中心的罗伯特-登纳德提出了一个理论：金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)的比例理论。他认为，当加工尺寸缩小到原来的N分之一时，晶体管的速度会提高N倍，而功耗会下降到之前的N平方分之一。这也就意味着，把集成电路做得越小，就越有利可图：更小的集成电路会拥有更高的速度、更好的可靠性，并且减少体积和成本。这一看起来与人们在大工业生产时代形成的经验相悖的理论指导了之后数十年的半导体产业发展，并且与1 965年戈登.摩尔提出的摩尔定律一起，成为了我们集成电路时代的两大指导原则，至今依然在发挥着作用。
也就是在同一年，MITS(微型仪器与自动测量系统公司)公司的牵牛星8800让Intel公司的8080处理器名声大噪。许多人都知道这台着名的个人计算机，因为它直接导致了硅谷的风光年代和今天的计算机文化。但是当时的这台8800只能是那些黑客和狂热分子的小众玩具，今天我们熟知的计算机的元素它一样都不具备：没有键盘，没有显示器，更别提鼠标——牵牛星8800只是一个方头方脑的铁盒子，前面板上有着一些LED小灯(当年的高科技)和几个可以上下拨动的开关；想要输入程序，需要用这些开关逐个输入机器码，而前面板上的LED灯会显示出计算的结果。
要是放在今天，可能没有人会对这种笨拙而原始的东西感兴趣。
这台机器在1974年12月开始发售，1975年一月份上了《大众电子》杂志的封面，并且一年之内卖出了2000台，远远超出开发者的预期。值得一提的是，年轻的比尔.盖茨、保罗-艾伦、斯蒂夫.乔布斯和斯蒂夫-沃兹都看过这期杂志，微软和苹果公司也分别由此踏上了叱咤风云的征途。
当时，Intel对8080并不满意。在经过一些改进后，8086和8088推向市场，也让人们认识到了CPU的力量。这两款CPU并不比一个硬币大多少，却包含了29000个晶体管。它们在20世纪70年代末被制造出来，并且因为蓝色巨人IBM的PC兼容机计划而站稳脚跟。当时安装了这款CPU的计算机直到1981年才上市，计算机终于开始摆上了普通用户的桌面。
没错，只是“普通用户”的桌面。那个时代的CPU，还谈不上完善。
鲸吞雄图当年技术水平的限制，让8086这样的处理器并没有很好的浮点处理能力。为了解决这个问题，Intel开发出了选配的8087:对于那些对价格敏感的用户来说，可以不购买8087，也能够满足日常使用的需要；如果要更强大的计算能力的话，再搭配一块8087就好——这可以被视为CPU的基本功能和高级功能，和今天的一些软件的销售方式如出一辙。
这时候，这种浮点计算单元(FPU)也被叫做协处理器——当然，协处理器不止这—种。这种规范一直延续在Intel的产品线中，从1981年的80286，1985年的386到1989年的486，每一代CPU都有和它对应的协处理器，同样以87结尾——不过，人们普遍认为，487其实也是一块CPU而非像它名字表现的那样是—块FPU。
在1989年，Intel首次在486处理器上集成了超过一百万颗晶体管。1993年，新发布的CPU不再使用“86”的名字命名，而为了注册商标的原因而命名为奔腾(Pentium)，FPU也首次正式集成在CPU之中。
在奔腾处理器集成的310万个晶体管，其中有近80万个是用于存储的——它集成了，I6KB的一级缓存。当时的缓存存储密度较低，每个位都需要占用6个晶体管才行。直到1995年，技术的进步让CPU能够集成了二级缓存，让CPU能够更快地读取数据，也让CPU的性能变得更加强大。
两年后，竞争对手AMD也实现了在CPU中集成二级缓存的功能，并且在2003年率先把原属于北桥芯片的内存控制器也集成到CPU当中。2005年，在AMD收购了显卡大厂ATI之后，更是开始筹划将传统的图形处理单元(GPU)也整合到CPU之中，甚至能够更进一步地在一块封装芯片上打造拥有完整功能的计算机。
虽然目前还没有面向大众市场的商业化产品，但是这种SoC(片上系统，System on Chip)的构思意味着，几年后我们的计算机可能与今天的完全不同。它们可能会更少受到体积的限制而出现在任何地方，却拥有比今天的个人计算机更加强大的计算能力。也许再过20年，人们会对CPU这个术语感到陌生，就像今天我们听到“真空管”或者“电子管”时的感觉一样。
