Το πρωτόκολλο αυτό είναι ένα χαμηλού επιπέδου πρωτόκολλο το οποίο αντιστοιχίζει δυναμικά μια λογική διεύθυνση (για παράδειγμα μία διεύθυνση ΙΡ) στη σωστή φυσική διεύθυνση. Χρησιμοποιείται στα δίκτυα που έχουν δυνατότητα εκπομπής όπως για παράδειγμα το Ethernet.
Όταν ένας εξυπηρετητής θέλει να στείλει ένα πακέτο ΙΡ σε έναν άλλο εξυπηρετητή στο δίκτυο, χρειάζεται την φυσική διεύθυνση εκείνου του μηχανήματος, το οποίο θα το ονομάζουμε από δω και πέρα μηχάνημα προορισμού. Για να αποκτήσει αυτή τη διεύθυνση, ο εξυπηρετητής εκπέμπει ένα ARP πακέτο (αίτηση-request) σε όλους τους εξυπηρετητές και δρομολογητές που είναι συνδεδεμένοι στο φυσικό δίκτυο. Η αίτηση αυτή περιέχει την ΙΡ διεύθυνση του μηχανήματος προορισμού και ζητάει από το μηχάνημα που έχει αυτή την ΙΡ διεύθυνση να ανταποκριθεί με την φυσική του διεύθυνση. Όλοι οι υπολογιστές τότε συγκρίνουν τις ΙΡ διευθύνσεις τους με αυτή την ΙΡ διεύθυνση και αυτός που έχει τη σωστή ΙΡ απαντάει δίνοντας τη φυσική του διεύθυνση. Ο αποστολέας στη συνέχεια στέλνει τα δεδομένα του χρησιμοποιώντας αυτή τη φυσική διεύθυνση.
Οι ΙΡ διευθύνσεις οι οποίες αντιστοιχίζονται σε φυσικές διευθύνσεις αποθηκεύονται σε μία κρυφή μνήμη (ARP cache) για να μπορούν να ξαναχρησιμοποιηθούν. Έτσι, όταν ένας υπολογιστής θέλει να στείλει ένα ΙΡ πακέτο και χρειάζεται την φυσική διεύθυνση του παραλήπτη, ψάχνει πρώτα σε αυτή την κρυφή μνήμη. Αν τη βρει εκεί, τότε εκπέμπει το πακέτο χρησιμοποιώντας αυτή τη διεύθυνση.
Στην περίπτωση που κανένας υπολογιστής στο δίκτυο δεν έχει ανταποκριθεί, το πακέτο απορρίπτεται
Στο παρακάτω διάγραμμα ροής βλέπουμε τη λειτουργία του πρωτοκόλλου.
Σε μερικές περιπτώσεις ο εξυπηρετητής γνωρίζει τη φυσική διεύθυνση του παραλήπτη αλλά όχι την IP. Για να πάρουμε την ΙΡ διεύθυνση από τη MAC διεύθυνση χρησιμοποιούμε το reverse address control protocol (RARP).
Ο εξυπηρετητής πρώτα εκπέμπει στο δίκτυο μία αίτηση ενός πακέτου RARP, το οποίο περιέχει τη φυσική διεύθυνση. Όλοι οι εξυπηρετητές του δίκτυο λαμβάνουν το πακέτο, αλλά απαντάει μόνο αυτός ο οποίος έχει τη σωστή διεύθυνση, ο οποίος στέλνει μία RARP απάντηση με τη φυσική και την ΙΡ διεύθυνση.
O εξυπηρετητής πρέπει να βρίσκεται στο ίδιο φυσικό δίκτυο με τους υπόλοιπους εξυπηρετητές για να λειτουργήσει το πρωτόκολλο αυτό.