动态分支预测技术用于处理控制冒险。其基本思想是，在遇到控制冒险时，预测转移方向，并执行该方向的指令，猜对时继续执行后续指令，猜错时回头执行另一方向的指令。
分支预测算法分为静态和动态两种。静态预测算法直接进行固定的猜测或按指令能容进行猜测，其常见时机则分别为IF段和ID段。动态预测算法根据转移历史来预测新的转移方向，其主要类型有饱和计数预测、相关预测、自适应预测等，均可以用于IF段预测。
基本预测器即饱和计数预测器通常将分支历史用两个二进制位表示，根据高位来预测，根据结果来更新，其本质是一个具有4各状态的DFA。它只根据当前分支的分支历史来预测，在连续两次错误预测时改变预测方向，用于循环时性能较好。实现上，需要用分支历史表来记录各分支指令地址对应的分支历史信息，设置查找更新机构来实现数据的更新。
相关预测器使用其它分支的行为来预测当前分支，(m,n)预测器包含m位全局历史和n*2^m位模式历史，根据前m个分支的行为去选一个预测器，根据这个预测器内的分支历史来预测当前方向。其性能远好于基本预测器。在此基础上再做改进，有锦标赛预测器，即全局/局部自适应预测器，由自适应选择器来决定是使用全局预测器还是局部预测器。锦标赛预测器是目前最好的预测器。
预测时应当可以获得分支目标地址，否则预测是没有意义的，因此，仅有分支历史表BHT的信息不足以进行动态分支预测的实现，我们通常需要分支目标缓冲器BTB来实现转移历史的管理。BTB是一个类似Cache的结构。查找时，用PC查BTB，当标记与PC内容相等时命中。当BTB缺失且执行结果为转移时建立新行。当BTB命中时根据执行结果更新对应行的转移历史。
在设置BTB后，IF段时查BTB，命中时写入PC，否则PC正常自增。ID段判断是否为BTB缺失的分支指令，此处可以进行静态预测。EX段根据执行结果更新BTB。当出现错误预测时，需要清空流水线以恢复现场，并重置PC。
采取动态分支预测的MIPS流水线，若在IF段预测，则预测正确时停顿0拍，错误时比阻塞法多停顿一拍。若在ID段预测，则预测正确时停顿1拍，错误时比阻塞法多停顿一拍。当然，如果没有BTB只有BHT，那么预测应当在转移目标地址产生时进行预测，通常为ID段。