IP和MAC兩者之間分工明確，默契合作，完成通信過程。在數據通信時，IP地址專注於網絡層，網絡層設備（如路由器）根據IP地址，將數據包從一個網絡傳遞轉發到另外一個網絡上；而MAC地址專注於數據鏈路層，數據鏈路層設備（如交換機）根據MAC地址，將一個數據幀從一個節點傳送到相同鏈路的另一個節點上。IP和MAC地址這種映射關系由ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協議）協議完成，ARP根據目的IP地址，找到中間節點的MAC地址，通過中間節點傳送，從而最終到達目的網絡。
計算機在和其他計算機通信之前，首先要判斷目標IP地址和自己的IP地址是否在一個網段，這決定了數據鏈層的目標MAC地址是目標計算機的還是路由器接口的MAC地址。數據包的目標IP地址決定了數據包最終到達哪一個計算機，而目標MAC地址決定了該數據包下一跳由哪個設備接收，不一定是終點。