SDIO採用HOST-DEVICE模式，所有通信都由HOST端發命令，DEVICE設備只要解析HOST命令就可與HOST進行通信。
SDIO總線的幾根線：
1. CLK信號:HOST給DEVICE的時鐘信號.
2. CMD信號：雙向的信號，用於傳送命令和反應。
3. DAT0-DAT3 信號:四條用於傳送的數據線。
4. VDD信號:電源信號。
5. VSS1，VSS2:電源地信號。
在SDIO總線定義中,DAT1信號線複用爲中斷線。在SDIO的1BIT模式下DAT0用來傳輸數據，DAT1用作中斷線。在SDIO的4BIT模式下DAT0-DAT3用來傳輸數據，其中DAT1複用作中斷線
SDIO總線上都是HOST端發起請求，然後DEVICE端迴應請求。其中請求和迴應中會數據信息。
1. Command:用於開始傳輸的命令，是由HOST端發往DEVICE端的。其中命令是通過CMD信號線傳送的。
2. Response:迴應是DEVICE返回的HOST的命令，作爲Command的迴應。也是通過CMD線傳送的。
3. Data:數據是雙向的傳送的。可以設置爲1線模式，也可以設置爲4線模式。數據是通過DAT0-DAT3信號線傳輸的。
SDIO的每次操作都是由HOST在CMD線上發起一個CMD，對於有的CMD，DEVICE需要返回Response，有的則不需要。
對於讀命令，首先HOST會向DEVICE發送命令，緊接着DEVICE會返回一個握手信號，此時，當HOST收到迴應的握手信號後，會將數據放在4位的數據線上，在傳送數據的同時會跟隨着CRC校驗碼。當整個讀傳送完畢後，HOST會再次發送一個命令，通知DEVICE操作完畢，DEVICE同時會返回一個響應。
對於寫命令，首先HOST會向DEVICE發送命令，緊接着DEVICE會返回一個握手信號，此時，當HOST收到迴應的握手信號後，會將數據放在4位的數據線上，在傳送數據的同時會跟隨着CRC校驗碼。當整個寫傳送完畢後，HOST會再次發送一個命令，通知DEVICE操作完畢，DEVICE同時會返回一個響應。
SDIO卡是在SD內存卡接口的基礎上發展起來的接口，SDIO接口兼容以前的SD內存卡，並且可以連接SDIO接口的設備，目前根據SDIO協議的SPEC，SDIO接口支持的設備總類有藍牙，網卡，電視卡等。
SDIO協議是由SD卡的協議演化升級而來的，很多地方保留了SD卡的讀寫協議，同時SDIO協議又在SD卡協議之上添加了CMD52和CMD53命令。由於這個，SDIO和SD卡規範間的一個重要區別是增加了低速標準，低速卡的目標應用是以最小的硬件開始來支持低速I/O能力。低速卡支持類似調制解調器,條形碼掃描儀和GPS接收器等應用。高速卡支持網卡，電視卡還有“組合”卡等，組合卡指的是存儲器+SDIO。
SDIO和SD卡的SPEC間的又一個重要區別是增加了低速標準。SDIO卡只需要SPI和1位SD傳輸模式。低速卡的目標應用是以最小的硬件開支來支持低速I/O能力，低速卡支持類似MODEM，條形掃描儀和GPS接收器等應用。對組合卡來說，全速和4BIT操作對卡內存儲器和SDIO部分都是強制要求的。
在非組合卡的SDIO設備裏，其最高速度要只有達到25M，而組合卡的最高速度同SD卡的最高速度一樣，要高於25M。