У поодиноких випадках реалізують 4 рівня кеш-пам'яті. Багаторівневі кеші зазвичай працюють у послідовності від менших кешів до більших. Спочатку відбувається перевірка найменшого та найшвидшого кешу першого рівня (L1), у разі попадання процесор продовжує роботу на високій швидкості.

Максимальна кількість кешів – чотири. В універсальному процесорі в даний час число рівнів може досягати трьох. Кешпам'ять рівня N+1, як правило, більше за розміром і повільніше за швидкістю доступу та передачі даних, ніж кешпам'ять рівня N. Найшвидшим є кеш першого рівня – L1 cache (level 1 cache).

У Aida64 Cache and Memory Benchmark різний обсяг L3 Cache незначно впливає на прописну здатність пам'яті, також можна помітити, що процесор з більшим кеш 3 рівня дещо відстає за швидкістю та затримками від своїх молодших побратимів із меншим кешем.