Po pierwsze, USB jest interfejsem szeregowym. Interfejs szeregowy to metoda transmisji danych, w której bity są przesyłane sekwencyjnie, jeden po drugim. Natomiast interfejsy równoległe umożliwiają jednoczesne przesyłanie wielu bitów. Powodem, dla którego USB wybiera interfejs szeregowy, jest to, że transmisja szeregowa ma pewne oczywiste zalety.
Po pierwsze, transmisja szeregowa może zużywać mniej kabli i pinów. Dzięki sekwencyjnej transmisji każdego bitu transmisja szeregowa może zmniejszyć fizyczną złożoność systemu w porównaniu z dużą liczbą kabli i styków wymaganych do transmisji równoległej. Dzięki temu interfejs USB jest prostszy i łatwiejszy do wdrożenia.
Po drugie, transmisja szeregowa jest bardziej odpowiednia do transmisji na duże odległości. Ze względu na ograniczoną długość kabla w transmisji równoległej, podczas transmisji na duże odległości mogą wystąpić zniekształcenia sygnału. Problemy te niełatwo wpływają na transmisję szeregową, dlatego jest ona bardziej odpowiednia w scenariuszach takich jak USB, gdzie konieczne jest podłączenie różnych urządzeń.
Szeregowa transmisja USB odbywa się poprzez parę różnicowych linii sygnałowych. Te dwie linie nazywane są odpowiednio D+ i D - i służą do przesyłania danych pomiędzy komputerami i urządzeniami zewnętrznymi. Konstrukcja tej różnicowej linii sygnału może poprawić zdolność przeciwzakłóceniową i zapewnić niezawodność transmisji danych.
Ponadto USB przyjmuje również architekturę master-slave. W przypadku połączeń USB komputer zwykle pełni rolę hosta, natomiast urządzenia zewnętrzne pełnią rolę urządzeń podrzędnych. Host jest odpowiedzialny za kontrolowanie transmisji danych i zasilania, natomiast urządzenia podrzędne wykonują odpowiednie operacje zgodnie z instrukcjami hosta. Taka architektura sprawia, że USB jest bardziej elastyczne i łatwe w zarządzaniu podczas podłączania wielu urządzeń.
Rozwój USB obejmował wiele wersji, od najwcześniejszego USB 1.0 do późniejszych USB 2.0, USB 3.0, a ostatnio USB 3.1 i USB 3.2. Każda nowa wersja wprowadza wyższe szybkości transmisji i ulepszone funkcje, ale nadal utrzymuje podstawową zasadę transmisji szeregowej.
