ذاكرة وحدة المعالجة المركزية هي ذاكرة مخبئية مؤقتة تستخدمها وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر لتقليل متوسط التكلفة (الوقت أو الطاقة) للوصول إلى البيانات من الذاكرة الرئيسية. ذاكرة التخزين المؤقت هي ذاكرة أصغر وأسرع، تقع بالقرب من نواة المعالج، والتي تخزن نسخًا من البيانات من مواقع الذاكرة الرئيسية المستخدمة بشكل متكرر. تحتوي معظم وحدات المعالجة المركزية على تسلسل هرمي لمستويات ذاكرة التخزين المؤقت المتعددة (L1 ،L2، غالبًا L3، ونادرًا حتى L4)، مع ذاكرة تخزين مؤقت منفصلة خاصة بالتعليمات ومحددة للبيانات في المستوى 1.
توجد أنواع أخرى من ذاكرات التخزين المؤقت (التي لا يتم احتسابها ضمن «حجم ذاكرة التخزين المؤقت» لأهم ذاكرات التخزين المؤقت المذكورة أعلاه)، مثل مخزن الترجمة المؤقت (TLB) والذي يعد جزءًا من وحدة إدارة الذاكرة (MMU) التي تمتلكها معظم وحدات المعالجة المركزية.