Nehalem (IPA: nəˈheɪləm) er kodenavnet for en prosessor-mikroarkitektur utviklet av Intel, og er etterfølgeren til den tidligere Core-mikroarkitekturen. En forhåndsvisning med to Nehalem-prosessorer ble vist fram ved Intel Developer Forum i 2007, og den første prosessoren med Nehalem-arkitekturen som ble lansert var Core i7.
Navnet Nehalem er et gjenbrukt kodenavn og fikk navnet sitt fra Nehalem-elven. Arkitekturen har store forskjeller fra Netburst, men beholder visse likheter. Nehalem-baserte prosessorer har 45 nm transistorer, kjører på høyere klokkehastigheter, og er mer energieffektive enn Penryn-prosessorer.
Nehalem ble erstattet av Sandy Bridge-mikroarkitekturen, som ble sluppet ut i januar 2011.

Nehalem fokuserer på ytelse, og har derfor større kjerner.
Sammenlignet med Penryn arkitekturen har Nehalem:
Nehalem-prosessorer har SSE 4.2 SIMD instruksjonsettet, med syv nye instruksjoner fra SSE 4.1 i Core 2 serien med prosessorer.