AMD在當地時間2006年7月24日宣佈，將以54億美元收購ATI，雙方已達成協議。其中43億美元為現金，除了自有儲備，還通過摩根士丹利另外借貸了25億美元，另外發行了5800萬股AMD股票。這筆交易大概在三個月後完成，AMD成為了當時唯一能同時提供CPU、GPU和芯片組的廠商，讓玩家可以打造3A平台。‌‌

當時AMD首席執行官Hector Ruiz和ATI首席執行官Dave Orton一同出現在紐約，公開宣佈了這筆交易。Hector Ruiz表示，這筆交易獲得了兩家公司董事會的一致批准，將“重塑我們的行業”，相信AMD與ATI將推動整個行業的增長與創新，使其合作伙伴能夠打造更具差異化的解決方案，並幫助客户選擇最適合自己的產品。Dave Orton也對與AMD的合作充滿期待，認為可以為PC平台帶來積極創新。

在接下來的幾年裏，ATI品牌逐漸淡出了AMD的產品線。AMD在2010年8月宣佈，新款顯卡將過渡到AMD Radeon和AMD FirePro品牌。Radeon HD5000系列成為了最後一代以ATI Radeon名義銷售的消費級產品，2010年10月發佈的Radeon HD6000系列起改用了新品牌。

AMD更大的野心反映在Fusion平台，也就是大家熟悉的APU，集成了CPU和GPU的協同設計。雖然在PC上APU看起來並不是那麼成功，但是異構計算理念影響了後續的芯片設計，特別是在遊戲主機領域，成功地抓住了索尼和微軟。隨着近年颳起了人工智能（AI）浪潮，這種設計理念開始發揚光大，比如Strix Halo和Gorgon Halo，另外也滲透到了掌機市場。

有趣的是，在AMD與ATI之前，AMD和NVIDIA也存在類似合併的可能性。由於NVIDIA創始人兼首席執行官黃仁勳在談判中非常強硬，堅持要成為合併後新公司的首席執行官，最終AMD將注意轉向了ATI。