Välimuisti (lausuttu käteinen) on erittäin nopea muisti, joka on rakennettu tietokoneen keskusyksikköön (CPU) tai sijaitsee sen vieressä erillisellä sirulla. CPU käyttää välimuistia ohjelmien suorittamiseen toistuvasti tarvittavien ohjeiden tallentamiseen, mikä parantaa järjestelmän yleistä nopeutta. Välimuistin etuna on, että suorittimen ei tarvitse käyttää emolevyn järjestelmäväylää tiedonsiirtoon. Aina kun tietoja on siirrettävä järjestelmäväylän kautta, tiedonsiirtonopeus hidastuu emolevyn ominaisuuksiin. CPU voi käsitellä tietoja paljon nopeammin välttämällä järjestelmäväylän luoman pullonkaulan.
Näin tapahtuu, kun useimmat ohjelmat ovat auki ja käynnissä, ne käyttävät hyvin vähän resursseja. Kun nämä resurssit pidetään välimuistissa, ohjelmat voivat toimia nopeammin ja tehokkaammin. Kaiken muun ollessa sama, välimuisti on niin tehokas järjestelmän suorituskyvyssä, että tietokoneella, jossa on nopea suoritin pienellä välimuistilla, voi olla alhaisemmat vertailuarvot kuin järjestelmällä, joka käyttää hieman hitaampaa prosessoria, jossa on enemmän välimuistia. Itse suorittimeen rakennettua välimuistia kutsutaan tason 1 (L1) välimuistiksi. Välimuistia, joka sijaitsee erillisellä sirulla CPU: n vieressä, kutsutaan tason 2 (L2) välimuistiksi. Joissakin suorittimissa on sisäänrakennettu sekä L1- että L2-välimuisti, ja ne nimeävät erillisen välimuistisirun tason 3 (L3) välimuistiksi.
Suorittimeen sisäänrakennettu välimuisti on nopeampi kuin erillinen välimuisti, ja se toimii itse mikroprosessorin nopeudella. Erillinen välimuisti on kuitenkin edelleen suunnilleen kaksi kertaa nopeampi kuin Random Access Memory (RAM). Välimuisti on kalliimpi kuin RAM, mutta kannattaa hankkia suoritin ja emolevy sisäänrakennetulla välimuistilla järjestelmän suorituskyvyn maksimoimiseksi.
Levyn välimuisti soveltaa samaa periaatetta kiintolevylle kuin muistin välimuisti CPU: lle. Usein käytetyt kiintolevytiedot tallennetaan erilliseen RAM -segmenttiin, jotta niitä ei tarvitse hakea uudelleen kiintolevyltä. Tässä tapauksessa RAM on nopeampi kuin perinteisissä kiintolevyissä käytetty platter -tekniikka. Tilanne kuitenkin muuttuu, kun hybridikiintolevyjä tulee kaikkialle. Näissä levyissä on sisäänrakennettu flash-muistivälimuisti. Lopulta kiintolevyt ovat 100% flash -asemia, joten RAM -levyn välimuistin tarvetta ei tarvita, koska flash -muisti on nopeampi kuin RAM.