Данные в кодировке Base64 примерно на 1/3 больше, чем необработанные байты, поэтому на страницах, где загрузка всех данных изображения занимает в три раза больше времени, чем выполнение запроса, спрайты CSS превосходят производительность.
Кроме того, встроенные URI данных заставляют сам файл загружаться так же долго, как и фактические данные плюс изображения в кодировке base64. Если URI данных находятся на вашей реальной HTML-странице, это означает, что рендеринг останавливается и ожидает загрузки изображения. Если URI данных есть в вашей таблице стилей, это означает, что любые правила после URI данных должны ждать его, прежде чем их можно будет обработать. С другой стороны, при использовании файла спрайта изображения могут загружаться одновременно с другими вашими ресурсами. Это может стоить затрат на один дополнительный запрос, особенно если учесть штраф base64.