Tujuan tiap komputer adalah melakukan beberapa bentuk pemrosesan data. CPU mendukung pemrosesan data dengan melakukan fungsi mengambil, mengkode, dan mengeksekusi pada instruksi yang diprogram,
Secara bersamaan, fungsi ini seringkali disebut sebagai siklus instruksi. Selain siklus instruksi, CPU melakukan fungsi mengambil dan menulis data.
CPU menggunakan penghitung program untuk mengambil instruksi selanjutnya dari memori, di mana ia disimpan dalam format yang dikenal sebagai kode assembly.
CPU juga menkode instruksi menjadi kode biner yang bisa dieksekusi. Setelah selesai, CPU akan melakukan apa yang diperintahkan instruksi, baik melakukan operasi, mengambil, atau menyimpan data maupun menyesuaikan penghitung program untuk melompat ke instruksi selanjutnya.
Jenis operasi yang biasanya dilakukan oleh CPU adalah fungsi matematika sederhana seperti penjumlahan, perkalian, pembagian, dan pengurangan. CPU juga bisa melakukan perbandingan antara objek data untuk menentukan apakah mereka sama.
Semua hal luar biasa yang bisa dilakukan komputer dilakukan dengan ini dan beberapa operasi dasar lainnya. Setelah instruksi dieksekusi, instruksi selanjutnya diambil dan siklus berlanjut.
Saat melakukan fungsi eksekusi dari siklus instruksi, CPU mungkin diminta untuk menjalankan isntruksi yang membutuhkan data. Misalnya, menjalankan fungsi aritmatika membutuhkan angka yang akan digunakan untuk perhitungan.
Untuk mengirimkan data yang diperlukan, ada instruksi untuk mengambul data dari memori dan menulis data yang telah diproses kembali ke memori.
CPU juga memiliki sejumlah komponen, yaitu unit logika aritmatika (ALU), yang melakukan operasi aritmatika dan logis sederhana.