Sebelum data dapat ditransmisikan antara dua host, dua proses yang berjalan pada lapisan aplikasi harus melakukan negosiasi untuk membuat sesi koneksi terlebih dahulu. Proses pembuatan koneksi TCP disebut juga dengan "Three-way Handshake". Tujuan metode ini adalah agar dapat melakukan sinkronisasi terhadap nomor urut dan nomor acknowledgement yang dikirimkan oleh kedua pihak dan saling bertukar ukuran TCP Window.


Client : SYN -> Server : Client akan mengirimkan SYN ke server
Server : SYN-ACK -> Client : Server merespon SYN Client dengan mengirimkan SYN-ACK ke Client
Client : ACK -> Server : Setelah menerima SYN-ACK dari server, client mengirim ACK ke Server.
Setelah melewati handshake tadi, baru kemudian koneksi terbentuk (established). Bisa dikatakan device yang menggunakan protokol TCP ini akan melakukan kesepakatan terlebih dahulu sebelum transmisi data terjadi.  TCP menggunakan proses jabat tangan yang sama untuk mengakhiri koneksi yang dibuat. Hal ini menjamin dua host yang sedang terkoneksi tersebut telah menyelesaikan proses transmisi data dan semua data yang ditransmisikan telah diterima dengan baik. Koneksi TCP ditutup dengan menggunakan proses terminasi koneksi FIN (TCP connection termination).

Data yang dikirimkan ke sebuah koneksi TCP akan diurutkan dengan sebuah nomor urut yang unik disetiap byte data dengan tujuan agar data dapat disusun kembali setelah diterima. Pada saat transmisi, bisa jadi data dipecah/difragmentasi, hilang, atau tiba di device tujuan tidak lagi urut. Pada saat data diterima, paket data yang duplikat akan diabaikan dan paket yang datang tidak sesuai dengan urutannya akan diurutkan agar dapat disusun kembali.

Jika terjadi error, misalnya ada paket data yang hilang pada saat proses transmisi, bisa dilakukan pengiriman ulang data yang hilang. Untuk menjamin integritas setiap segmen TCP, TCP mengimplementasikan penghitungan TCP Checksum.

Mendeteksi supaya satu host tidak mengirimkan data ke host lainnya terlalu cepat. Flow Control akan menjadi sangat penting ketika bekerja di lingkungan dimana device satu dengan device yang lain memiliki kecepatan komunikasi jaringan yang beragam. Sebagai contoh, ketika PC mengirimkan data ke smartphone. kemampuan PC dengan smartphone tentu berbeda. Smartphone lebih lambat dalam memproses data yang diterima daripada PC, maka TCP akan mengatur aliran data agar smartphone tidak kewalahan.

Mendeteksi besaran MSS (maximum segment size) yang bisa dikirimkan supaya tidak terjadi IP fragmentation. MSS adalah infomasi ukuran data terbesar yang dapat ditransmisikan oleh TCP dalam bentuk segment tunggal. Informasi MMS ini dalam format Bytes. Untuk performa terbaik, MSS bisa ditetapkan dengan ukuran yang cukup kecil untuk menghindari fragmentasi IP. Fragmentasi IP dapat menyebabkan hilangnya paket dan retransmisi yang berlebihan.

Prisip kerja TCP terkhir yang cukup penting adalah Congestion Control. TCP menggunakan beberapa mekanisme untuk mencegah terjadinya congestion pada network. mekanisme yang dilakukan salah satunya adalah mengatur aliran data yang masuk ke dalam network.