Comparado con el Core Duo, el Core 2 Duo posee una clara ventaja que se advierte fácilmente, el mayor caché L2 de 4MB que aumenta la velocidad de procesado al disminuir el tiempo de "captura" pero, desde el punto de vista estructural, las mejoras exceden con mucho esta ventaja. El tamaño del molde del Core 2 Duo es de 144,9mm^2, bastante mayor que los 90,3 mm^2 del Core Duo; esto permite aumentar el número de transistores desde 151 a 291 millones. En el Core Duo hay mas unidades de procesador flotante (FP) y SSE, el rendimiento en juegos y en multimedia se beneficia de ello. Esta es la verdadera gran ventaja del Core 2 Duo en las aplicaciones reales de entretenimiento.

El Core 2 Duo soporta sistemas operativos de 64 bits y el Core Duo no. Esto le permite utilizar Windows XP, edición de 64 bits, además de poder actualizar a la próxima generación de sistemas operativos de Microsoft, el Windows Vista, que aparecerá en el mercado a principios de 2007. Por el mismo motivo el Core 2 Duo es la mejor elección que pueden hacer los usuarios de Core Duo que quieran comprar un sistema completamente nuevo para el nuevo SO de 64 bits. La mayoría de las placas base para Core Duo alojan la familia de chipsets i975X e i945GM de Intel con zócalo de 479 pines, y en estas placas base se puede instalar el procesador Core 2 Duo actualizando su ROM BIOS a la versión más moderna. Si actualmente posee una placa base i975X o i945GM con CPU Core Duo y quiere instalar un sistema operativo de 64 bits, sólo tiene que comprar un procesador Core 2 Duo y actualizar la BIOS de la placa base, quedando el sistema preparado para los 64 bits..

El rendimiento del procesador Core 2 Duo soporta SO de 64 bits, utiliza el mismo zócalo M que el Core Duo con precio parecido. Las características y el precio están bien equilibrados, lo que convierte al Core 2 Duo en una excelente elección para actualizar un Core Duo o una adquisición anterior.