PCI Express заменил более старые стандарты шин PCI и AGP благодаря своим преимуществам: 3

• Высокая пропускная способность. 3 Теоретическая пиковая пропускная способность PCI Express составляет 5–80 Гбит/с, в зависимости от реализации. 3
• Последовательное соединение. 3 Оно обеспечивает масштабирование производительности. 3
• Отдельное соединение «точка-точка» для каждого устройства. 3 В отличие от общей шины PCI, где на неё включаются все устройства. 1
• Меньший размер разъёмов и упрощённое проектирование систем. 3 Последовательная шина требует меньше проводников на печатной плате, таким образом высвобождается место, упрощается дизайн, уменьшаются электрические наводки. 1
• Расширенные функции. 3 Например, поддержка горячей замены карт, гарантированной полосы пропускания, управления энергопотреблением и контроля целостности передаваемых данных. 2

На программном уровне PCI Express сохраняет обратную совместимость с PCI: устаревшее системное программное обеспечение PCI может обнаруживать и настраивать новые устройства PCI Express, хотя новые функции PCI Express недоступны. 4