Intel verlagerte in den folgenden Entwicklungsschritten den Level-2-Cache auf einen separaten Cache-Chip. Damit ließ sich der Cache nur noch mit halber CPU-Frequenz takten. Um das zu verschleiern, verdoppelte Intel den L2-Speicher auf 512 KB. Damit ließen sich Kosten einsparen, so dass PCs günstig gefertigt und für weniger als 1000 Dollar verkauft werden konnten.

Allerdings musste Intel ein neues, recht großes Gehäuse für CPU- und Cache-Chip sowie einen neuen Sockel für die Hauptplatine (Slot 1) entwerfen. Die Fertigungsstruktur betrug anfangs 0,35 Mikrometer, später nur noch 0,25 Mikrometer. Ingesamt fanden 7,5 Millionen Transistoren Platz. Der Prozessor konnte bis zu 64 GB adressieren. Mit dem Pentium II führte Intel auch die Xeon-Marke ein (1998). Der Level-2-Cache der Xeon-Chips war mit voller CPU-Frequenz getaktet und betrug 2 MB.

Wussten Sie: Die Codenamen des Pentium lauteten Klamath und Deschutes für die Desktop-Modelle und Tonga sowie Dixon für die mobilen Ausführungen.