* PCI maakt gebruik van een parallelle busarchitectuur . Dit betekent dat er meerdere draden worden gebruikt om tegelijkertijd gegevens te verzenden. Zie het als meerdere rijstroken op een snelweg die allemaal tegelijkertijd gegevens vervoeren. Hoewel dit in die tijd een hoge bandbreedte mogelijk maakte, had het last van beperkingen bij het opschalen naar hogere snelheden en het vergroten van de fysieke omvang met meer rijstroken. Ook bij hogere snelheden werd de signaalintegriteit een grote uitdaging.

* PCIe maakt gebruik van een seriële busarchitectuur . Dit betekent dat gegevens opeenvolgend over een kleiner aantal draden worden verzonden, vergelijkbaar met een enkele, snelle datastrook. Het is gebaseerd op snelle seriële signaleringstechnieken. Dit zorgt voor een veel grotere schaalbaarheid en hogere bandbreedte bij kleinere fysieke afmetingen. Het lijkt meer op één enkele, zeer snelle snelweg dan op meerdere langzamere snelwegen.

Dit fundamentele verschil in architectuur heeft ertoe geleid dat PCIe aanzienlijk beter presteert dan PCI op het gebied van bandbreedte, schaalbaarheid en algemene prestaties. PCIe biedt ook verbeterd energiebeheer en hot-swap-mogelijkheden.