マルチレベルキャッシュとは、性能（アクセス速度と容量）の異なる複数のキャッシュメモリを持ったキャッシュメモリのことです。
例えば、以下は、L1キャッシュとL2キャッシュを持ったマルチレベルキャッシュです。
L1キャッシュは、プロセッサからのアクセスを一番初めに受けるキャッシュメモリです。
L1キャッシュは、L2キャッシュよりも高速にアクセスできますが、L2キャッシュよりも容量が少ないです。
L2キャッシュは、L1キャッシュにデータがなかった場合に、L1キャッシュからアクセスを受けるキャッシュメモリです。
L2キャッシュは、L1キャッシュよりもアクセスが低速ですが、L1キャッシュよりも容量が大きいです。
L3キャッシュは、L2キャッシュにデータがなかった場合に、L2キャッシュからアクセスを受けるキャッシュメモリです。
L3キャッシュは、L2キャッシュよりもアクセスが低速ですが、L2キャッシュよりも容量が大きいです。