Model z jedrom Thunderbird oz. Athlon II, kot se mu je uradno reklo (v praksi se je uporabljalo kar ime jedra), je imel novo podnožje in procesor v čipu namesto na procesorski ploščici. AMD je ob tem zmanjšal velikost drugostopenjskega predpomnilnika na 256 KB. Athlon XP, prav tako izdelan v 0,18-mikronski tehnologiji, je uvedel novost pri označevanju: procesorjev niso več označevali z dejanskim taktom, temveč z oznako, ki je pomenila, s kolikšnim taktom bi moral delovati originalni Athlon, da bi dosegel enako zmogljivost kakor Athlon XP.