Se pueden configurar máquinas virtuales con uno o más procesadores virtuales, cada uno con su propio conjunto de registros y estructuras de control.

Cuando se programa una máquina virtual, sus procesadores virtuales se programan para ejecutarse en procesadores físicos. El administrador de recursos del VMkernel programa las CPU virtuales en CPU físicas, por lo tanto, administra el acceso de la máquina virtual a los recursos de la CPU física. ESXi admite máquinas virtuales con hasta 128 CPU virtuales.