Ensinnäkin USB on sarjaliitäntä. Sarjaliitäntä on tiedonsiirtomenetelmä, jossa bitit lähetetään peräkkäin peräkkäin. Sitä vastoin rinnakkaiset rajapinnat ovat tapa lähettää useita bittejä samanaikaisesti. Syy siihen, miksi USB valitsee sarjaliitännän, johtuu siitä, että sarjasiirrolla on joitain ilmeisiä etuja.
Ensinnäkin sarjalähetyksessä voidaan käyttää vähemmän kaapeleita ja nastoja. Johtuen kunkin bitin peräkkäisestä lähetyksestä, sarjalähetys voi vähentää järjestelmän fyysistä monimutkaisuutta verrattuna rinnakkaiseen lähetykseen tarvittaviin kaapeleiden ja nastojen suureen määrään. Tämä tekee USB-liitännästä yksinkertaisempaa ja helpompi toteuttaa.
Toiseksi sarjalähetys sopii paremmin pitkän matkan lähetykseen. Johtuen kaapelin pituuden rajoituksesta rinnakkaissiirrossa, signaali saattaa vääristyä pitkän matkan lähetyksen aikana. Nämä ongelmat eivät helposti vaikuta sarjalähetykseen, joten se sopii paremmin sellaisiin tilanteisiin, kuten USB, joissa eri laitteita on yhdistettävä.
USB:n sarjasiirto tapahtuu differentiaalisen signaalilinjan parin kautta. Näitä kahta linjaa kutsutaan D+ ja D -, ja niitä käytetään tiedon siirtämiseen tietokoneiden ja ulkoisten laitteiden välillä. Tämän differentiaalisen signaalilinjan suunnittelu voi parantaa häiriönestokykyä ja varmistaa tiedonsiirron luotettavuuden.
Lisäksi USB käyttää myös master-slave-arkkitehtuuria. USB-liitännöissä tietokone toimii yleensä isäntänä, kun taas ulkoiset laitteet toimivat orjalaitteina. Isäntä on vastuussa tiedonsiirron ja virransyötön ohjauksesta, kun taas orjalaitteet noudattavat isännän ohjeita suorittaakseen vastaavat toiminnot. Tämä arkkitehtuuri tekee USB:stä joustavamman ja helpommin hallittavan, kun kytket useita laitteita.
USB:n kehitys on käynyt läpi useita versioita vanhimmasta USB 1:stä.0 myöhempään USB 2:een.0, USB 3.0 ja viime aikoina USB 3.1:stä ja USB 3.2:sta. Jokaisessa uudessa versiossa on korkeammat siirtonopeudet ja parannetut ominaisuudet, mutta ne säilyttävät silti sarjalähetyksen perusperiaatteen.
