Połączenie Point-to-Point (podobnie jak HyperTransport) pozwalające na przesyłanie danych z dużą prędkością, instalację kart rozszerzeń na płycie głównej[1][2]. Zastąpiło ono magistrale PCI oraz AGP. Istnieje możliwość wyprowadzenia interfejsu PCIe na zewnątrz, co zostało zastosowane m.in. w komputerach IBM 2827 EC12.
Standard został opracowany przez firmy Compaq, Dell, Hewlett-Packard, IBM, Intel i Microsoft[3].
Istnieje kilka wariantów łącza PCI Express – z 1, 2, 4, 8 lub 16 liniami (ang. lanes)[2]. Wraz ze zwiększaniem się liczby dostępnych linii wzrasta rzeczywista długość złącza (ang. slot), a poprzez wspólną część początkową i dodawanie nowych linii na końcu złącza, jego konstrukcja umożliwia działanie kart wolniejszych (z mniejszą liczbą linii) niż te, które maksymalnie obsługuje gniazdo. Sytuacja odwrotna, czyli montaż karty przygotowanej na obsługę większej liczby linii w gnieździe o mniejszej ich liczbie, może nie być możliwa ze względu na ograniczenie przepustowości albo też może wymagać fizycznej modyfikacji karty lub złącza. Gniazdo x1 ma 18 pinów z każdej strony, gniazdo x4 – 32, gniazdo x8 – 49, zaś gniazdo x16 – 82 piny z każdej ze stron.
Specyfikacja PCIe określa również karty o mniejszych rozmiarach, takie jak:
ExpressCard (następca PCMCIA),
Mini PCI Express (następca Mini PCI),
AdvancedTCA (następca CompactPCI).
Przykładowo w wersji 2.0 łącza PCIe częstotliwość taktowania wynosi 5 GHz, a protokół transmisji wprowadza dwa dodatkowe bity korekcji błędów, do każdych ośmiu bitów danych (kodowanie 8b/10b). Wynika z tego, że przepustowość jednej linii wynosi 500 MB/s. W związku z tym, że urządzenia mogą jednocześnie przekazywać sygnały w obu kierunkach (full-duplex), można założyć takie wykorzystanie złącza, że transfer będzie sięgał 1 GB/s. Kolejne wersje PCI Express zwykle mają dwa razy większą przepustowość od poprzednich, co widać w poniższej tabeli:
23 września 2009 Intel zaprezentował Thunderbolt, będący zintegrowanym ze złączem DisplayPort interfejsem PCIe x4. Pierwsze komputery z tą technologią pojawiły się w sprzedaży na początku 2011 roku. Wersje 1 i 2 korzystają z fizycznego złącza miniDP, wersja 3 i 4 korzystają z fizycznego złącza USB-C.