PCI-Express總線技術(shù)的提出是由PCI總線的技術(shù)的先天不足而引發(fā)的，并行PCI總線數(shù)據(jù)傳輸速度只有133MHZ，根本不能滿足現(xiàn)在復(fù)雜的多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊�，另外它不能隨著主頻的的提高或者電壓的降低而靈活的調(diào)整傳輸速度，它的同步時(shí)鐘數(shù)據(jù)傳輸受單一上升沿限制，而信號(hào)路由規(guī)則又受到FR4技術(shù)的制約，接口引腳過(guò)多，不利發(fā)展。
PCI-Express的基本結(jié)構(gòu)包括根組件（Root Complex）、交換器（Switch）和各種終端設(shè)備。根組件可以集成到北橋芯片中，用于處理器和內(nèi)存子系統(tǒng)與I/O設(shè)備間的連接 。而交換器的功能通常以軟件的形式提供，以保持和PCI的兼容。
與PCI所有設(shè)備共享一條總線資源不同，PCI-Express總線采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)，能夠?yàn)槊恳粋�(gè)設(shè)備單獨(dú)分配帶寬，這樣充分保證了各設(shè)備的帶寬資源，提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。避免了不同設(shè)備同時(shí)爭(zhēng)搶CPU資源的情況。
PCI-Express技術(shù)不需要象PCI總線那樣在主板上布大量的數(shù)據(jù)線，導(dǎo)線數(shù)量相比，下降了將近75%，速度加快而且不需要數(shù)據(jù)同步，因?yàn)橹靼遄呔�減少，從而可以通過(guò)增加走線數(shù)量提升總線寬度的方法更容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)各走線之間的間隔加寬，減少了相互之間的串?dāng)_。
在數(shù)據(jù)傳輸模式上，PCI-Express總線采用獨(dú)特的雙通道傳輸模式，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。在PCI-Express 2.0中達(dá)到了每信道單方向5Gbps.
PCI-Express總線在物理結(jié)構(gòu)上，比PCI要簡(jiǎn)單得多，由于減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡男揪�數(shù)量，對(duì)電源的消耗大大降低了。
多種連接方式，與PCI不同，PCI-Express總線能夠延伸到系統(tǒng)之外，采用專用線纜可將各種外設(shè)直接與系統(tǒng)內(nèi)的PCI-Express總線連接在一起，這樣可以允許開發(fā)商生產(chǎn)出能夠與主系統(tǒng)脫離的高性能存儲(chǔ)器。
PCI-Express其他優(yōu)點(diǎn)還有支持熱插拔和熱交換、支持同步數(shù)據(jù)傳輸、具有錯(cuò)誤處理和先進(jìn)的錯(cuò)誤報(bào)告功能、每個(gè)物理鏈接還有多點(diǎn)虛擬通道功能，而且每個(gè)通信的數(shù)據(jù)包都定義不同的Qos，加快外設(shè)之間的傳輸速率。