PCI Express 是新一代的总线接口。而采用此类接口的显卡产品，已经在 2004 年正式面世。早在 2001 年的春季“英特尔开发者论坛”上，英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代 PCI 总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代 I/O 总线技术。随后在 2001 年底，包括 Intel、AMD、DELL、IBM 在内的 20 多家业界主导公司，开始起草新技术的规范，并在 2002 年完成，对其正式命名为 PCI Express。
PCI Express 采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起 PCI 以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到 PCI 所不能提供的高带宽。相对于传统 PCI 总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCI Express 的双单工连接，能提供更高的传输速率和质量。它们之间的差异，跟半双工和全双工类似。
PCI Express 的接口，根据总线位宽不同而有所差异，包括 X1、X4、X8 以及 X16（X2 模式将用于内部接口而非插槽模式）。较短的 PCI Express 卡，可以插入较长的 PCI Express 插槽中使用。PCI Express 接口能够支持热拔插，这也是个不小的飞跃。PCI Express 卡支持的三种电压，分别为 +3.3V、3.3Vaux 以及 +12V。用于取代 AGP 接口的 PCI Express 接口位宽为 X16，将能够提供 5GB/s 的带宽，即便有编码上的损耗，但仍能够提供约为 4GB/s 左右的实际带宽，远远超过 AGP 8X 的 2.1GB/s 的带宽。
