A decodificação da instrução é realizada no segundo passo do ciclo e consiste em verificar, através do código de operação (opcode), qual operação lógica ou aritmética será realizada.

A instrução buscada no primeiro passo é colocada no CI (Contador de Instruções), onde permanece até que o segundo passo (Decodificação) seja concluído, quando, então, tal instrução é transferida para o RI (Registrador de Instruções).

Os operandos de uma instrução são buscados no mesmo passo em que a instrução é buscada, com o objetivo de reduzir a quantidade de acessos à memória e, consequentemente, melhorar a performance do processador.

O ciclo de instrução é realizado em cinco passos. Destes, apenas o primeiro, que é a busca da instrução na memória, tem a participação da Unidade de Controle do processador.

A execução da operação verificada no segundo passo do ciclo ocorre dentro do banco de registradores, que é o local onde os operandos da instrução estão armazenados.