发起传输的器件被称为主器件，而受主器件控制的器件被称为从器件。总线必须由一个生成串行时钟 (SCL)、控制总线访问、并生成启动和停止条件的主器件控制。

为了对一个特定的器件寻址，要在 SCL 为高电平时将数据线 (SDA) 的逻辑电平从高拉为低，以发送一个启动条件。所有总线上的从器件移入 SCL 上升沿上的从地址字节内，最后一位表明希望进行的读取或者写入操作。在第九个时钟脉冲期间，通过生成一个确认位并将 SDA 引脚下拉为低电平，被寻址的从器件对主器件做出响应。

随后会发起数据传输并发送 8 个时钟脉冲，后跟一个确认位。在数据传输期间，SCL 为高电平时 SDA 引脚必须保持稳定，这是因为 SCL 引脚为高电平时，SDA 引脚的任何变化都会被认为是启动或停止信号。

当所有数据的传输均已完成后，主器件会在 SCL 引脚为高电平时将 SDA 引脚从低拉为高，生成一个停止条件。