Szyna danych także wszystkie rejestry wewnętrzne mają rozciągłość 64 bitów, w środku porównaniu do 32 bitów w środku architekturze IA-32. Umożliwia to przetwarzanie 64-bitowych liczb poniżej pomocy jednego rozkazu kodu maszynowego i pozwala zaadresować 4294967296 plagi więcej pamięci (nawet do 256 TB; fizyczna przestrzeń adresowa ma wysokość 264, przestrzeń adresowa pojedynczego procesu – 248). Obecnie produkowane procesory AMD mają szyne adresową szerokości 40 bitów, co pozwala zaadresować 1 terabajt pamięci.
Rejestry ogólnego przeznaczenia rozszerzono o dodatkowe 32 bity, dostępne wyłącznie w środku 64-bitowym trybie pracy. Dodano ponadto 8 dodatkowych, 64-bitowych rejestrów ogólnego przeznaczenia plus 8 dodatkowych 128-bitowych rejestrów SSE (również dostępnych zaledwie do wnętrza trybie 64-bitowym). Rozszerzenie rejestrów dokładniej wyjaśnia schemat. Dwukrotnie większa wartość rejestrów pozwala procesorowi rzadziej usuwać się do pamięci podręcznej (gdyż więcej danych wolno utrwalać do wnętrza rejestrach), co znacznie przyspiesza wykonanie programów (nawet samo przekompilowanie kodu nie używającego 64-bitowych danych tak, ażeby wykorzystywał dodatkowe rejestry, powoduje znaczny zwiększenie szybkości wykonywania).