ATI Radeon HD 3870
Nel 2007 arrivò la Radeon HD 3870. Il successore della Radeon HD 2900 XT aveva un progetto simile, ma a fare la differenza era il processo produttivo a 55 nm. AMD ottimizzò l'interfaccia di memoria e passò al PCIe 2.0. Una grande novità della GPU R670 si chiamava UVD, il chip per la decodifica video accelerata dall'hardware. La Radeon HD 3870 lavorava a una frequenza maggiore rispetto alla 2900 XT e questo le permetteva di avere un vantaggio sulla precedente generazione. Non era però notevolmente più veloce.
ATI Radeon HD 4870
La Radeon HD 2900 XT e la Radeon HD 3870 non permisero ad ATI di battere Nvidia, quindi l'azienda ci riprovò nel 2008 con RV770, il chip a bordo della Radeon HD. Il core aveva 800 stream processor, 40 TMU e 16 ROP connessi a 512 MB o 1 GB di memoria su bus a 256 bit. ATI adottò la memoria GDDR5.
La GPU aveva una frequenza simile alla Radeon HD 3870, ma per via delle risorse aggiuntive e il netto aumento del bandwidth la Radeon HD 4870 rappresentava un buon passo avanti. La scheda non teneva il passo della GeForce GTX 280, ma costava molto meno ed era altamente competitiva. Segnava inoltre il ritorno di ATI nel mercato delle GPU di fascia alta dopo un po' di tempo.
ATI Radeon HD 4890
Nel 2009 ATI mise mano all'RV770, ottimizzandolo per ottenere frequenze più alte. Il risultato fu l'RV790 a bordo della Radeon HD 4890. Questa scheda aveva una frequenza di 100 MHz più alta della HD 4870, ma per il resto era identica. Le prestazioni erano solo leggermente maggiori.