Früher hat die CPU die Grafikarbeit übernommen, doch gute Grafikkarten sind für potente Systeme unabdingbar und stellen PC-Games nicht nur flüssig dar, sondern sie beschleunigen auch Multimedia-Anwendungen und sind deshalb auch für Grafik- oder Video-Spezialisten nicht mehr wegzudenken. Sie verfügt über einen eigenen Prozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen eigenen Speicher und über Schnittstellen, um die visuellen Signale auf den Monitor zu bringen. 

Wie auch bei einer herkömmlichen CPU sorgt die GPU für die Berechnung, in diesem Fall für die der Grafikausgabe von Texturen und speziellen Grafikfunktionen wie Kantenglättung. Doch sie verarbeiten auch Video- und Audio-Signale und bieten spezielle Decoder dafür. Aktuelle GPUs übertreffen Prozessoren in der Rechenleistung und deshalb setzen sie Wissenschaftler und Techniker in Supercomputern ein, um überaus aufwändige parallele Berechnungen zu meistern. Aber auch im Aufbau selbst überbieten die Grafikprozessoren eine klassische CPU.

Der sogenannte RAMDAC (Random Access Memory Digital/Analog Converter) ist der Digital-Analog-Wandler, dessen Leistung die Hersteller in MHz angeben. Er ist maßgeblich für die Bildqualität verantwortlich, da er die binären Informationen der Grafikkarte für den Monitor in Spannungen umsetzt, also digitale in analoge Signale. Bei neueren Monitoren und Grafikkarten entfällt der Zwischenschritt über den Chip, da die beiden Geräte sowieso nur noch digital miteinander kommunizieren.Mittlerweile ist der Chip standardmäßig schon im Grafikprozessor integriert.

Der Grafikspeicher der Grafikkarte dient als Ablage der verarbeiteten Daten der GPU. Die Kapazität des Speichers limitiert letztendlich die maximale Farbtiefe und Bildauflösung. Neue Grafikkarten verfügen über mehrere Gigabyte Speicher: Die AMD Radeon HD 7970 kann rund 3 GB DDR5-Speicher aufweisen, die Nvidia Geforce GTX etwa 2 GB. Die Abkürzung "DDR" bedeutet Double Date Rate und ist mittlerweile in der fünften Version zu haben. Wie der Name schon sagt, erfolgt dadurch eine Verdopplung der Transferrate durch die Datenübertragung auf zwei Taktflanken.

Die Chips beinhalten mehrere Speicherbereiche: dem Framebuffer, dem z-Buffer, den Vertex- und Pixel-Shadern, den Geometriedaten und den Texturdaten. Jeder einzelne Bereich bietet Platz für bestimmte Pixel und zugehörige Informationen, beispielsweise der Position, der Lage und der Farbtiefe der Pixel in einem dargestellten Objekt. 

Die gängigste ist es, einen Radiator zu verbauen, der aktiv die aufkommende Hitze an die Umgebung abgibt, indem ein Kühlkörper sie an den Lüfter weiterleitet. Ein gutes Beispiel für ein komplett überarbeitetes Kühl-Design hat Asus im Portfolio. "DirectCU" nennt sich das Design und kommt bei der links abgebildeten Asus Geforce GTX 680 DirectCU 2 TOP zum Einsatz. Diese Variante ist zwar günstig, doch sorgt aber auch für störende Geräusche bei starker Auslastung.  Genau hier soll die passive Kühlung eine Alternative - Anstatt auf einen röhrenden Lüfter setzt die Lösung auf große und umfassende Kühlkörper in Verbindung mit sogenannten Heatpipes (Wärmeleitrohren aus leitenden Material wie Kupfer), die die thermische Energie durch Konvektion (also Strömung) nach Außen abgeben. Der Vorteil ist, dass keine Störgeräusche entstehen, aber allzu große aufkommende Abwärme schafft die passive Kühlung nicht. Zusätzlich kann der große Kühlkörper zu einem hohen Gewicht der Grafikkarte und somit zu einer schwereren Belastung des Steckplatzes führen. Sapphire hat mit der Ultimate-Serie eine beliebte passiv gekühlte Grafikkarten-Reihe im Angebot