Сначала перед скачиванием клиент включается к трекеру, сообщает ему свой адрес и хеш-сумму запрашиваемого файла, на что в ответ клиент приобретает адреса других клиентов, скачивающих или раздающих этот же файл. Потом клиент периодически сообщает трекер о ходе процесса и принимает обновлённый список адресов.

Клиенты вяжутся друг с другом и обмениваются сегментами файлов без непосредственного участия трекера, который лишь регулярно обновляет информацию о подключившихся к обмену клиентах и прочую динамическую информацию. Для результативной работы сети BitTorrent необходимо, чтобы как можно больше клиентов были способны принимать входящие соединения. Ошибочная установка NAT или брандмауэра могут этому помешать.

При соединении клиенты немедленно обмениваются информацией об имеющихся у них сегментах. Клиент, хотящий скачать сегмент, посылает запрос и, если второй клиент расположен отдавать, получает этот сегмент. После этого клиент исследует контрольную сумму сегмента и оповещает всех присоединённых пиров о присутствии у него этого сегмента.

Каждый клиент имеет вероятность на время блокировать отдачу другому клиенту (англ. choke). Это делается для более результативного использования канала отдачи. Кроме того, при выборе — кого разблокировать, предпочтение дается пирам, которые сами передали этому клиенту много сегментов. Таким образом, пиры с недурными скоростями отдачи поощряют друг друга по принципу «ты — мне, я — тебе».

Обмениваться сегментами ведётся по взгляду «ты — мне, я — тебе» симметрично в двух направлениях и в произвольном порядке. Клиенты периодически сообщают друг другу об наблюдающихся у них сегментах. Обмен предоставленными возникает, когда обе стороны в нём заинтересованы, то есть каждая из сторон имеет сегменты, которых нет у другой. Число переданных сегментов подсчитывается, и если одна из сторон выявляет, что передаёт в среднем больше, чем принимает, она блокирует (англ. choke) отдачу. Подобным образом, в протокол выпита защита от личеров.

При получении полного файла клиент переводится в специальный режим работы, в котором он только отдаёт данные (становится сидом).

Клиенты периодически информируют трекер об модификациях в состоянии закачек и обновляют списки IP-адресов.