I²C sử dụng hai đường truyền tín hiệu: một đường xung nhịp đồng hồ (SCL) và một đường dữ liệu (SDA).[3] SCL và SDA luôn được kéo lên nguồn bằng một điện trở kéo lên có giá trị xấp xỉ 4,7 KOhm. Các chế độ hoạt động của I²C bao gồm:

• Chế độ chuẩn (standard mode) hoạt động ở tốc độ 100 Kbit/s.
• Chế độ tốc độ thấp (low-speed mode) hoạt động ở tốc độ 10 Kbit/s.

Tần số xung nhịp đồng hồ có thể xuống 0 Hz. I²C sử dụng 7 bit để định địa chỉ, do đó trên một bus có thể định địa chỉ tới 112 nút, 16 địa chỉ còn lại được sử dụng vào mục đích riêng. Điểm mạnh của I²C chính là hiệu suất và sự đơn giản của nó: một khối điều khiển trung tâm có thể điều khiển cả một mạng thiết bị mà chỉ cần hai lối ra điều khiển.