SSE2(Streaming SIMD Extensions 2，Intel官方稱為單指令多數據流技術擴展 2或單指令多數據流擴展指令集 2)指令集是Intel公司在SSE指令集的基礎上發展起來的。相比於SSE，SSE2使用了144個新增指令，擴展了MMX技術和SSE技術，這些指令提高了廣大應用程式的運行性能。隨MMX技術引進的單指令多數據流整數指令從64位擴展到了128 位，使SIMD整數類型操作的有效執行率成倍提高。雙倍精度浮點（實數）單指令多數據流指令允許以 單指令多數據流格式同時執行兩個浮點（實數）操作，提供雙倍精度操作支持有助於加速內容創建、財務、工程和科學套用。除SSE2指令之外，最初的SSE指令也得到增強，通過支持多種數據類型（例如，雙字和四字）的算術運算，支持靈活並且動態範圍更廣的計算功能。
SSE2指令可讓軟體開發員極其靈活的實施算法，並在運行諸如MPEG-2、MP3、3D圖形等之類的軟體時增強性能。Intel是從Willamette核心的Pentium 4開始支持SSE2指令集的，而AMD則是從K8架構的SledgeHammer核心的Opteron開始才支持SSE2指令集的。它有兩個部分組：SSE部分和MMX部分.SSE主要負責處理浮點數，MMX則專門計算整數.SSE2的暫存器容量是MMX的兩倍。暫存器存儲的數據量也增加了兩倍。在指令處理器速度保持不變的情況下，通過SSE2最佳化過的程式和軟體運行速度也能提升兩倍。由於SSE指令集和MMX指令集相兼容。因此，被MMX最佳化過的程式很容易被SSE2進行更深層次的最佳化，達到更好的效果。
