AMD 在当地时间 2006 年 7 月 24 日宣布，将以 54 亿美元收购 ATI，双方已达成协议。其中 43 亿美元为现金，除了自有储备，还通过摩根士丹利另外借贷了 25 亿美元，另外发行了 5800 万股 AMD 股票。这笔交易大概在三个月后完成，AMD 成为了当时唯一能同时提供 CPU、GPU 和芯片组的厂商，让玩家可以打造 3A 平台。‌‌

当时 AMD 首席执行官 Hector Ruiz 和 ATI 首席执行官 Dave Orton 一同出现在纽约，公开宣布了这笔交易。Hector Ruiz 表示，这笔交易获得了两家公司董事会的一致批准，将 " 重塑我们的行业 "，相信 AMD 与 ATI 将推动整个行业的增长与创新，使其合作伙伴能够打造更具差异化的解决方案，并帮助客户选择最适合自己的产品。Dave Orton 也对与 AMD 的合作充满期待，认为可以为 PC 平台带来积极创新。

在接下来的几年里，ATI 品牌逐渐淡出了 AMD 的产品线。AMD 在 2010 年 8 月宣布，新款显卡将过渡到 AMD Radeon 和 AMD FirePro 品牌。Radeon HD5000 系列成为了最后一代以 ATI Radeon 名义销售的消费级产品，2010 年 10 月发布的 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 的协同设计。虽然在 PC 上 APU 看起来并不是那么成功，但是异构计算理念影响了后续的芯片设计，特别是在游戏主机领域，成功地抓住了索尼和微软。随着近年刮起了人工智能（AI）浪潮，这种设计理念开始发扬光大，比如 Strix Halo 和 Gorgon Halo，另外也渗透到了掌机市场。

有趣的是，在 AMD 与 ATI 之前，AMD 和 NVIDIA 也存在类似合并的可能性。由于 NVIDIA 创始人兼首席执行官黄仁勋在谈判中非常强硬，坚持要成为合并后新公司的首席执行官，最终 AMD 将注意转向了 ATI。