Procesor Centralną jednostką obliczeniową jest Cell Broadband Engine opracowany wspólnie przez IBM, Sony i Toshibę. Procesor w PlayStation 3 pracuje z częstotliwością 3,2 GHz. Fizycznie zawiera jeden element PPE (Power Processor Element) oraz osiem elementów SPE (Synergistic Processor Elements). W układach przeznaczonych dla PS3 jeden SPE jest wyłączony w celu zwiększenia uzysku produkcyjnego, a jeden z siedmiu działających SPE jest zarezerwowany dla oprogramowania systemowego i hipernadzorcy. Oprogramowanie gier ma więc do dyspozycji PPE i sześć SPE.
PPE PPE jest 64-bitowym procesorem RISC zgodnym z architekturą PowerPC i rozszerzeniem Vector/SIMD Multimedia Extension, znanym również jako VMX lub AltiVec. Wykonuje instrukcje w kolejności programu (in-order) i obsługuje dwa sprzętowe wątki. Ma kilka równoległych jednostek wykonawczych i w sprzyjających warunkach może wydawać do dwóch instrukcji w jednym cyklu.