PCI-Express总线技术的提出是由PCI总线的技术的先天不足而引发的，并行PCI总线数据传输速度只有133MHZ，根本不能满足现在复杂的多媒体数据传输的要求，另外它不能随着主频的的提高或者电压的降低而灵活的调整传输速度，它的同步时钟数据传输受单一上升沿限制，而信号路由规则又受到FR4技术的制约，接口引脚过多，不利发展。
PCI-Express的基本结构包括根组件（Root Complex）、交换器（Switch）和各种终端设备。根组件可以集成到北桥芯片中，用于处理器和内存子系统与I/O设备间的连接 。而交换器的功能通常以软件的形式提供，以保持和PCI的兼容。
与PCI所有设备共享一条总线资源不同，PCI-Express总线采用点对点技术，能够为每一个设备单独分配带宽，这样充分保证了各设备的带宽资源，提高了数据传输速率。避免了不同设备同时争抢CPU资源的情况。
PCI-Express技术不需要象PCI总线那样在主板上布大量的数据线，导线数量相比，下降了将近75%，速度加快而且不需要数据同步，因为主板走线减少，从而可以通过增加走线数量提升总线宽度的方法更容易实现，同时各走线之间的间隔加宽，减少了相互之间的串扰。
在数据传输模式上，PCI-Express总线采用独特的双通道传输模式，大大提高了数据传输速度。在PCI-Express 2.0中达到了每信道单方向5Gbps.
PCI-Express总线在物理结构上，比PCI要简单得多，由于减少了数据传输的的芯线数量，对电源的消耗大大降低了。
多种连接方式，与PCI不同，PCI-Express总线能够延伸到系统之外，采用专用线缆可将各种外设直接与系统内的PCI-Express总线连接在一起，这样可以允许开发商生产出能够与主系统脱离的高性能存储器。
PCI-Express其他优点还有支持热插拔和热交换、支持同步数据传输、具有错误处理和先进的错误报告功能、每个物理链接还有多点虚拟通道功能，而且每个通信的数据包都定义不同的Qos，加快外设之间的传输速率。
