Superpočítače sú navrhované tak, aby boli schopné vykonávať paralelné výpočty súčasne. Väčšinou sú určené na nejaký konkrétny typ úlohy. Vysoký dôraz sa kladie na vnútornú pamäť, ktorá by počas celého výpočtu mala okamžite poskytovať procesoru všetky potrebné dáta a inštrukcie. Pre pôvodný návrh superpočítačov bola vymyslená tzv. technika vektrového spracovania (súčasne sa spracováva veľký počet dátových jednotiek), ktorá mala umožňovať vykonávanie náročných výpočtov v kratšom čase oproti skalárnemu spracovaniu (spracováva sa jedna inštrukcia, ktorá dáva jeden výsledok). Operačné systémy, používané superpočítačmi, sú najčastejšie rôzne varianty UNIXu. Nie sú však tak zložité a komplikované ako u ich menších príbuzných. Požaduje sa od nich, aby boli schopné plniť len požadované úlohy. Kvôli posilneniu ich výkonu sa používajú prekladače jazyka Fortran, pretože často generujú rýchlejší kód ako prekladače jazykov C alebo C++.