PCI-Express總線技術的提出是由PCI總線的技術的先天不足而引發(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，它的同步時鐘數(shù)據(jù)傳輸受單一上升沿限制，而信號路由規(guī)則又受到FR4技術的制約，接口引腳過多，不利發(fā)展。
PCI-Express的基本結構包括根組件（Root Complex）、交換器（Switch）和各種終端設備。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所有設備共享一條總線資源不同，PCI-Express總線采用點對點技術，能夠為每一個設備單獨分配帶寬，這樣充分保證了各設備的帶寬資源，提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。避免了不同設備同時爭搶CPU資源的情況。
PCI-Express技術不需要象PCI總線那樣在主板上布大量的數(shù)據(jù)線，導線數(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，因為主板走線減少，從而可以通過增加走線數(shù)量提升總線寬度的方法更容易實現(xiàn)，同時各走線之間的間隔加寬，減少了相互之間的串擾。
在數(shù)據(jù)傳輸模式上，PCI-Express總線采用獨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中達到了每信道單方向5Gbps.
PCI-Express總線在物理結構上，比PCI要簡單得多，由于減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡男揪�數(shù)量，對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)脫離的高性能存儲器。
PCI-Express其他優(yōu)點還有支持熱插拔和熱交換、支持同步數(shù)據(jù)傳輸、具有錯誤處理和先進的錯誤報告功能、每個物理鏈接還有多點虛擬通道功能，而且每個通信的數(shù)據(jù)包都定義不同的Qos，加快外設之間的傳輸速率。