Centrinio procesoriaus (CPU) dizainas yra svarbus kompiuterio aspektas. Projektavimą dažniausiai atlieka kompiuterių projektavimo inžinierius, kurio specializacija yra centriniai procesoriai. Apskritai, pirmasis procesoriaus projektavimo žingsnis yra nuspręsti, kokie yra projektavimo prioritetai ir kokių tikslų reikia pasiekti naudojant centrinį procesorių. Naujo procesoriaus projektavimas gali užtrukti iki penkerių metų, kartais ilgiau, o bendra projektavimo laikotarpio kaina gali siekti dešimtis milijonų JAV dolerių (USD). Šios išlaidos skiriasi priklausomai nuo procesoriaus tipo, kuris gali svyruoti nuo didelio našumo iki žemos klasės procesorių, skirtų įterptiesiems įrenginiams ir bendrosios paskirties modeliams.
Visada reikia atkreipti dėmesį į keletą procesoriaus projektavimo sričių, įskaitant instrukcijų rinkinio, kurį programuotojai gali naudoti, integravimą. Be instrukcijų rinkinio programuotojai negali kurti programų, veikiančių kompiuteryje, naudojant tam tikrą procesorių. Instrukcijų rinkinys nurodo daug pagrindinės informacijos, pvz., kaip skaityti ir rašyti duomenis ir kur yra konkretūs dalykai, pvz., atmintis.
Kita neatsiejama procesoriaus dizaino dalis yra fizinio aparatinės įrangos vaizdavimo projektavimas. Kadangi procesoriaus projektavimas yra sudėtingas ir daug laiko reikalaujantis procesas, paprastai reikia naudoti kompiuterinį simuliatorių, kad būtų galima vizualizuoti visą prototipą sukurtą aparatinę įrangą. Daugeliu atvejų daugelis procesoriaus dizainerių dirba kartu su šiuo procesoriaus projektavimo aspektu.
Vienas iš paskutinių procesoriaus projektavimo žingsnių vadinamas projektavimo taisyklių tikrinimu. Šio proceso tikslas – užtikrinti, kad procesoriaus dizainas atitiktų technines taisykles, naudojamas siekiant užtikrinti, kad lustas būtų pagamintas efektyviai. Gamyba nėra tobulas procesas, todėl paprastai būna kintamųjų ir netikslių veiksmų. Lusto konstrukcija turi atlaikyti kai kurias gamybos klaidas, tačiau vis tiek veikti tinkamai.
Kai kurie bendri projektavimo tikslai egzistuoja kuriant naują procesorių, ir dažnai tam tikram CPU yra daugiau nei vienas tikslas. Kartais dizaineris nori sukurti procesorių, galintį padaryti daugiau su mažiau. Tikslas gali būti ne sukurti procesorių, kuris būtų daug greitesnis nei esamos konstrukcijos, o sukurti tam tikrą standartą, kuris būtų pigesnis arba efektyvesnis. Kitais atvejais tikslas iš tikrųjų gali būti sukurti greitesnį procesorių, neatsižvelgiant į sąnaudas ar energijos suvartojimą. Kitas projektavimo tikslas gali būti sukurti procesorių, kuris geriau veiktų, kai naudojamas lygiagrečiame skaičiavime arba efektyviau su tam tikrų tipų procesais.