Streaming SIMD Extensions 2 (SSE2) – zestaw instrukcji SIMD, rozszerzający istniejący SSE. Nowe cechy: działania wektorowe i skalarne na liczbach zmiennoprzecinkowych podwójnej precyzji; umożliwienie wykonywania działań całkowitoliczbowych na 128-bitowych rejestrach XMM - dotychczas było to możliwe tylko dla 64-bitowych rejestrów MMX; większa kontrola nad pamięcią podręczną.
Technologia ta została wprowadzona w procesorach rodziny Pentium 4 oraz Athlon 64.
Typy danych SSE2 wykorzystuje typy danych zdefiniowane w MMX i SSE, definiuje także kilka nowych typów danych: w większości wektorów o określonych rozmiarach.
Typy zmiennoprzecinkowe: wektor 2 liczb zmiennoprzecinkowych podwójnej precyzji (2 x 64 bity) wektor 4 liczb zmiennoprzecinkowych pojedynczej precyzji (4 x 32 bity; wprowadzony w SSE)
Typy całkowite (rozszerzenia typów MMX): wektor 16 bajtów - packed byte (16 x 8 bitów) wektor 8 słów - packed word (8 x 16 bitów) wektor 4 podwójnych słów - packed double words (4 x 32 bity) wektor 2 poczwórnych słów - packed quad words (2 x 64 bity) liczba 128-bitowa - long quadword