K6得到市场的好评之后，AMD趁热打铁于98年及时推出了K6-2。在K6的基础上做了大量改进，最重要的一点就是加入了3DNOW！指令。当时3D加速刚开始兴起，3DNOW！指令大大加强了CPU的3D处理能力，仅凭这一点就足以吸引大量用户。K6-2使用先进的0.25um工艺制造，核心面积从168mm2降到了68mm2，工作电压降低到2.2V，发热量很低，而且大部分K6-2并没有锁倍频，这让超频用户兴奋不已，普通的K6-2就能超到350MHz，如果配以MVP4和ALI阿拉丁5芯片组，其性能可直追售价高昂的Pentium 266。

K6-2期间还有过一次小的升级-K6-2+,主要面向移动市场，加入PowerNow！节能技术，增加了128KB L2缓存，并使用0.18um工艺制造（本质更像K6-III的简化版），不过这个版本影响不大，很快就被K6-III取代了。K6-2造就了AMD的第一次辉煌，也让后来的产品更加值得期待。

经典的K6-2 266