微處理器（英語：Microprocessor，縮寫：µP或uP）通常指稱一種可程式化特殊積體電路，其所有元件小型化至一塊或數塊積體電路內。微處理器可在其一端或多端接受編碼指令，執行此指令並輸出描述其狀態的訊號。這些指令能在內部輸入、集中或存放。

微處理器的元件常安裝在一個單片上或在同一組件內，但有時分布在一些不同晶片上。在具有固定指令集的微型電腦中，微處理器由算術邏輯單元和控制邏輯單元組成；在具有微程式控制的指令集的微型電腦中，它包含另外的控制儲存單元。

用作處理通用資料時，叫作中央處理器（Central Processing Unit），這也是最為人所知的應用，如：AMD Ryzen CPU；專用於圖像資料處理的，叫作圖形處理器（Graphics Processing Unit），如Nvidia GeForce 30X0 GPU；用於音訊資料處理的，叫作音訊處理單元（Audio Processing Unit），如Creative emu10k1 APU等等。從物理角度來說，它就是一塊整合了數量龐大的微型電晶體與其他電子元件的半導體積體電路晶片。

之所以會被稱為微處理器，不僅是因為它比迷你電腦所用的處理器還要小而已。最主要的區別，是因為當初各大晶片廠之製程，已經進入了1 微米尺度的階段。在微米尺度下所產製出來的處理器晶片，廠商就會在產品名稱上用「微」字，以彰顯自身的技術。與現在的許多商業廣告中，「奈米」字眼時常出現一樣。

早在微處理器問世之前，電子計算機的中央處理單元就經歷了從真空管到電晶體以及再後來的離散式TTL積體電路等幾個重要階段。甚至在電子計算機以前，還出現過以齒輪、輪軸和槓桿為基礎的機械結構電腦。微處理器的發明使得複雜的電路群得以製成單一的電子元件。

從1970年代早期開始，微處理器效能的提升就基本上遵循著IT界著名的摩爾定律。這意味著在過去的30多年裡每18個月，CPU的計算能力就會翻倍。大到巨型機，小到筆記型電腦，持續高速發展的微處理器取代了諸多其他計算形式而成為各個類別各個領域所有電腦系統的計算動力之源。