W 1991 roku firma wypuściła pierwsze procesory z serii Am386, a dwa lata później ukazały się pierwsze układy z serii Am486. W 1994 roku AMD i Compaq podpisały umowę o współpracy, dzięki czemu procesory Am486 znalazły się w zestawach komputerowych tej firmy. Rok później ukazały się układy AMD K5 – pierwsze procesory opracowane całkowicie niezależnie przez AMD. W 1996 roku przedsiębiorstwo przejęło spółkę NexGen, natomiast w 1997 roku na rynek trafiły układy AMD K6. Spowodowały one spadek cen komputerów poniżej tysiąca dolarów za sztukę, czyniąc je dostępnymi dla szerszego grona odbiorców.
W 1999 roku pojawiły się pierwsze procesory z rodziny AMD Athlon. Rok później na układach z tej serii po raz pierwszy w historii osiągnięto taktowanie 1 GHz. W 2001 roku zadebiutował pierwszy wieloprocesorowy układ firmy – AMD Athlon MP, a technologia AMD HyperTransport została zaadaptowana przez przedsiębiorstwa Agilent, Apple, Broadcom, Cisco Systems, IBM, Nvidia, Sun Microsystems oraz Texas Instruments. W 2002 roku debiut miała technologia Cool’n’Quiet.