ประการแรก USB เป็นอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม อินเทอร์เฟซแบบอนุกรมเป็นวิธีการส่งข้อมูลโดยบิตจะถูกส่งตามลำดับตามลำดับ ในทางตรงกันข้าม อินเทอร์เฟซแบบขนานเป็นวิธีการส่งหลายบิตพร้อมกัน เหตุผลที่ USB เลือกอินเทอร์เฟซแบบอนุกรมเนื่องจากการส่งข้อมูลแบบอนุกรมมีข้อดีที่ชัดเจนบางประการ
ประการแรก การส่งข้อมูลแบบอนุกรมสามารถใช้สายเคเบิลและพินน้อยลง เนื่องจากการส่งข้อมูลตามลำดับของแต่ละบิต การส่งข้อมูลแบบอนุกรมจึงสามารถลดความซับซ้อนทางกายภาพในระบบได้ เมื่อเทียบกับสายเคเบิลและพินจำนวนมากที่จำเป็นสำหรับการส่งข้อมูลแบบขนาน ทำให้อินเทอร์เฟซ USB ง่ายขึ้นและใช้งานง่ายขึ้น
ประการที่สอง การส่งข้อมูลแบบอนุกรมเหมาะสำหรับการส่งสัญญาณทางไกลมากกว่า เนื่องจากข้อจำกัดของความยาวสายเคเบิลในการส่งสัญญาณแบบขนาน สัญญาณอาจเกิดการผิดเพี้ยนระหว่างการส่งสัญญาณระยะไกล การส่งข้อมูลแบบอนุกรมไม่ได้รับผลกระทบจากปัญหาเหล่านี้ง่ายๆ ดังนั้นจึงเหมาะสมกว่าในสถานการณ์เช่น USB ที่จำเป็นต้องเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่แตกต่างกัน
การส่งข้อมูลแบบอนุกรมของ USB ทำได้ผ่านคู่สายสัญญาณที่แตกต่างกัน สองบรรทัดนี้เรียกว่า D+ และ D - ตามลำดับ และใช้ในการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ภายนอก การออกแบบสายสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลนี้สามารถปรับปรุงความสามารถในการป้องกันการรบกวน และรับประกันความน่าเชื่อถือของการส่งข้อมูล
นอกจากนี้ USB ยังใช้สถาปัตยกรรมแบบมาสเตอร์-สเลฟอีกด้วย ในการเชื่อมต่อ USB คอมพิวเตอร์มักจะทำหน้าที่เป็นโฮสต์ ในขณะที่อุปกรณ์ภายนอกทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์รอง โฮสต์มีหน้าที่ควบคุมการส่งข้อมูลและแหล่งจ่ายไฟ ในขณะที่อุปกรณ์ทาสปฏิบัติตามคำแนะนำของโฮสต์เพื่อดำเนินการที่เกี่ยวข้อง สถาปัตยกรรมนี้ทำให้ USB มีความยืดหยุ่นและจัดการได้ง่ายขึ้นเมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์หลายเครื่อง
การพัฒนา USB ได้ผ่านหลายเวอร์ชัน ตั้งแต่ USB 1.0 รุ่นแรกสุดไปจนถึง USB 2.0, USB 3.0 และล่าสุดคือ USB 3.1 และ USB 3.2 แต่ละเวอร์ชันใหม่แนะนำอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นและคุณสมบัติที่ได้รับการปรับปรุง แต่ยังคงรักษาหลักการพื้นฐานของการส่งข้อมูลแบบอนุกรม
