Keskprotsessori (CPU) disain on arvuti olulise aspekti disain. Disaini viib tavaliselt läbi protsessoritele spetsialiseerunud arvutikonstruktor. Üldiselt on protsessori kujundamise esimene samm otsustamine, millised on disaini prioriteedid ja millised eesmärgid protsessoriga saavutada. Uue protsessori projekteerimine võib kesta kuni viis aastat, mõnikord kauemgi, ja projekteerimisperioodi kogumaksumus võib ulatuda kümnetesse miljonitesse USA dollaritesse (USD). Need kulud sõltuvad protsessori tüübist, mis võib ulatuda suure jõudlusega kuni manustatud seadmete ja üldotstarbeliste mudelite madala tasemega protsessoriteni.
Alati tuleb käsitleda mõnda CPU disaini valdkonda, sealhulgas programmeerijate käsutuses olevate juhiste komplekti integreerimist. Ilma juhiste komplektita ei saa programmeerijad välja töötada programme, mis töötavad arvutis, kasutades antud protsessorit. Käskude komplekt määrab palju põhiteavet, näiteks kuidas andmeid lugeda ja kirjutada ning kus konkreetsed asjad (nt mälu) asuvad.
Teine protsessori disaini lahutamatu osa on riistvara füüsilise esituse kujundamine. Kuna protsessori kujundamine on keeruline ja aeganõudev protsess, on tavaliselt vaja kogu prototüübi riistvara visualiseerimiseks kasutada arvutisimulaatorit. Enamikul juhtudel töötavad paljud CPU disainerid CPU disaini selle aspekti kallal koos.
Protsessori kujundamise üht viimast etappi nimetatakse disainireeglite kontrollimiseks. Selle protsessi eesmärk on tagada, et protsessori disain vastaks tehnilistele reeglitele, mida kasutatakse kiibi tõhusa tootmise tagamiseks. Tootmine ei ole täiuslik protsess, seega on tavaliselt muutujad ja ebatäpsed tegevused. Kiibi konstruktsioon peab taluma mõningaid valmistamisel tekkivaid vigu, kuid siiski korralikult töötama.
Uue CPU kavandamisel on mõned ühised disainieesmärgid ja sageli on antud protsessori jaoks rohkem kui üks eesmärk. Mõnikord soovib disainer luua protsessori, mis suudab vähemaga rohkem teha. Eesmärk ei pruugi olla olemasolevatest konstruktsioonidest palju kiirema protsessori valmistamine, vaid teatud standardi tootmine, mis on odavam või energiasäästlikum. Muudel juhtudel võib eesmärk tõepoolest olla kiirema CPU ehitamine, arvestamata kulusid või energiatarbimist. Teist tüüpi disainieesmärk võib olla protsessori ehitamine, mis töötaks paremini paralleelsel andmetöötlusel või tõhusamalt teatud tüüpi protsessidega.