IIC標准速率為100Kbit/s,快速模式400Kbit/s，支持多機通信，支持多主控模塊，但是同一時刻只允許有一個主控。由數據線SDA和時鍾SCL構成串行總線；每個電路模塊都有唯一地址。I2C設備的操作可分為寫單個字節存儲，寫多個字節存儲，讀單個存儲字節和讀多個存儲字節，操作如下：
a) 總線空閑狀態
I2C總線的SDA和SCL兩條信號線同時處於高電平時，規定為總線的空閑狀態。此時各個器件的輸出級的場效應管均處於截止狀態，即釋放總線，由兩條信號線各自的上拉電阻把電平拉高。
b) 啟動信號（start）
在時鍾線SCL保持高電平期間，數據線SDA上的電平被拉低（負跳變），定義為I2C總線的啟動信號，它標志着一次數據傳輸的開始。啟動信號是由主控器主動建立的，在建立該信號之前 I2C 總線必須處於空閑狀態。
c) 停止信號（stop）
在時鍾線SCL保持高電平期間，數據線SDA被釋放，使得SDA返回高電平（即正跳變），稱為I2C總線的停止信號，它標志着一次數據傳輸的終止。停止信號也是由主控器主動建立的，建立該信號之后，I2C總線將返回空閑狀態。
d) 數據位傳送
在I2C總線上傳送的每一位數據都有一個時鍾脈沖相對應（或同步控制），即在SCL串行時鍾的配合下，在SDA上逐位地串行傳送每一位數據。進行數據傳送時，在SCL呈現高電平期間，SDA上的電平必須保持穩定，低電平為數據0，高電平為數據1。只有在SCL為低電平期間，才允許SDA上的電平改變狀態。
e) 應答信號（ACK和NACK）
I2C總線上的所有數據都是以8位傳送的，發送器每發送一個字節，就在時鍾脈沖9期間釋放數據線，由接收器反饋一個應答信號。應答信號為低電平時，規定為有效應答位（ACK簡稱應答位），表示接收器已經成功地接收了該字節；應答信號為高電平時，規定為非應答位（NACK），一般表示接收器接收該字節沒有成功。對於反饋有效應答位ACK的要求是，接收器在第9個時鍾脈沖之前的低電平期間將 SDA 線拉低，並且確保在該時鍾的高電平期間為穩定的低電平。
如果接收器是主控器，則在它收到最后一個字節后，發送一個NACK信號，以通知被控發送器結束數據發送，並釋放SDA線，以便主控接收器發送一個停止信號。