CPU控制器的主要功能如下：
指令控制器 ：指令控制器是控制器中相當重要的部分，它要完成取指令、分析指令等操作，然後交給執行單元（ALU或FPU）來執行，同時還要形成下一條指令的地址。時序控制器 ：時序控制器的作用是為每條指令按時間順序提供控制訊號。時序控制器包括時鐘發生器和倍頻定義單元，其中時鐘發生器由石英晶體振盪器發出非常穩定的脈衝訊號，就是CPU的主頻；而倍頻定義單元則定義了CPU主頻是儲存器頻率（匯流排頻率）的幾倍。匯流排控制器 ：匯流排控制器主要用於控制CPU的內外部匯流排，包括地址匯流排、資料匯流排、控制匯流排等等。中斷控制器 ：中斷控制器用於控制各種各樣的中斷請求，並根據優先順序的高低對中斷請求進行排隊，逐個交給CPU處理。
