SSE（Streaming SIMD Extensions）是英特尔在AMD的3D Now!发布一年之后，在其计算机芯片Pentium III中引入的指令集，是继MMX的扩展指令集。SSE指令集提供了70条新指令。AMD后来在Athlon XP中加入了对这个新指令集的支持。
SSE加入新的8个128位寄存器（XMM0～XMM7）。而AMD发表的x86-64延伸架构（又称AMD64）再加入额外8个寄存器。除此之外还有一个新的32位的控制／状态寄存器（MXCSR）。不过只能在64位的模式下才能使用额外8个寄存器。
每个寄存器可以容纳4个32位单精度浮点数，或是2个64位双精度浮点数，或是4个32位整数，或是8个16位短整数，或是16个字符。整数运算能够使用正负号运算。而整数SIMD运算可能仍然要与8个64位MMX寄存器一起运行。
因为操作系统必须要在进程切换的时候保护这些128位的寄存器状态，除非操作系统去引导这些寄存器，否则默认值是不会去激活的。这表示操作系统必须要知道如何使用FXSAVE与FXRSTOR指令才能存储x87与SSE寄存器的状态。而在当时IA-32的主流操作系统很快的都加入了此功能。
由于SSE加入了浮点支持，SSE就比MMX更加常用。而SSE2加入了整数运算支持之后让SSE更加的有弹性，当MMX变成是多余的指令集，SSE指令集甚至可以与MMX并发运作，在某些时候可以提供额外的性能增进。
第一个支持SSE的CPU是Pentium III，在FPU与SSE之间共享运行支持。当编译出来的软件能够交叉的同时以FPU与SSE运作，Pentium III并无法在同一个周期中同时运行FPU与SSE。这个限制降低了指令管线的有效性，不过XMM寄存器能够让SIMD与标量浮点运算混合运行，而不会因为切换MMX／浮点模式而产生性能的折损。
SSE提供标量与包裹式（packed）浮点指令。
下面这个例子演示了使用SSE的优点。向量加法在计算机图形中很常用，如果在x86平台上想将四对单精度浮点数相加，必须使用四对浮点相加指令。
vec_res.x = v1.x + v2.x;vec_res.y = v1.y + v2.y;vec_res.z = v1.z + v2.z;vec_res.w = v1.w + v2.w;
上面这段代码会被编译成4条x86 FADD指令。下面的伪代码展示用128位包裹式相加（packed-add）指令替代4个纯量相加指令。
movaps xmm0, ;xmm0 = v1.w | v1.z | v1.y | v1.x addps xmm0, ;xmm0 = v1.w+v2.w | v1.z+v2.z | v1.y+v2.y | v1.x+v2.x movaps , xmm0
