Os níveis de memória cache são normalmente numerados de 0 a 3, sendo o nível 0 o mais próximo do processador e o nível 3 o mais distante.

- Cache de nível 1 (cache L1): O cache L1 é a menor e mais rápida memória cache. Ele está localizado no mesmo chip do processador e tem a latência mais baixa. O cache L1 é normalmente dividido em duas partes:cache de instruções e cache de dados. O cache de instruções armazena instruções usadas com frequência, enquanto o cache de dados armazena dados usados ​​com frequência.

- Cache de nível 2 (cache L2): O cache L2 é maior que o cache L1, mas é mais lento. Ele também está localizado no mesmo chip do processador, mas não está tão integrado quanto o cache L1. O cache L2 armazena instruções e dados.

- Cache de nível 3 (cache L3): O cache L3 é a maior e mais lenta memória cache. Ele está localizado em um chip separado do processador e possui a maior latência. O cache L3 armazena instruções e dados e pode ser compartilhado entre vários processadores.

Alguns sistemas também podem ter um cache de nível 4 (cache L4), que é ainda maior e mais lento que o cache L3. O cache L4 é normalmente usado em servidores e estações de trabalho de alto desempenho.