微处理器（或者说CPU）与操作系统配合工作，控制计算机的运行。它就像是计算机的大脑。CPU会产生大量热量，所以台式机通过空气流通、风扇和散热器（由底板、通道和散热翅片组成的系统，用于带走处理器产生的热量）来冷却各个部件的温度。由于笔记本电脑内部的空间很小，无法使用上述这些冷却方法，因此它的CPU通常：

具有更低的运行电压和时钟频率——这样可减少产生的热量，同时降低电力消耗，但是也会降低处理器的速度。此外，在插上外接电源时，大多数笔记本电脑会以较高的电压和时钟频率运行，在使用电池时则使用较低的电压和频率。

不通过引脚的方式安装到主板上——台式机中的引脚和插座占据了大量的空间。在某些笔记本电脑主板中，处理器直接焊接到主板上，没有使用插座。其他主板则使用Micro-FCBGA（翻转芯片球形网阵），也就是使用球来代替引脚。这样的设计可节省空间，但是在某些情况下也意味着不能将处理器从主板上拆下进行更换或升级。

也有部分笔记本电脑采用插座，以方便用户日后升级，CPU后缀带MQ的（比如I7 4710MQ）就是带插座的。

具有睡眠或慢速运行模式——如果计算机处于空闲状态或者处理器不需要快速运行，计算机和操作系统会相互配合来降低CPU的速度。AppleG4处理器还会确定数据的优先级来限度节省电池电量。

与台式电脑不同，电池不仅是笔记本电脑重要的组成部件之一，而且在很大程度上决定了它使用的方便性。对笔记本电脑来说，轻和薄的要求使得对电池的要求也非同一般。IDC的研究报告显示，与重量、显示尺寸、背光等因素相比，笔记本电脑的电池使用时间是用户为关心的问题。

除了电池自身的容量和质量之外，笔记本电脑的电源管理能力也是用户必须考虑的。几乎所有的笔记本电脑都支持ACPI电源管理特性，主板的控制芯片组也可以通过控制内存的时钟，将内存设置于低电状态来减少能耗。Intel SpeedStep技术通过降低处理器速度来延长电池使用时间。另外一个和电池相关的是电源适配器，具有当电池充满后就自动停止充电而仅向主机供电的功能，这样可以有效防止电池过分充电，有利于延长电池的寿命。同时，一些高端笔记本电脑在电路设计时，大量采用低功率的电子元件，其耗电量相对会降低许多。