De manière théorique, cette technologie offre un débit maximal descendant (d'Internet vers l'abonné) de 8,2 M bit/sec et un débit maximal montant (de l'abonné vers Internet) de 640 K bit/sec. Cependant, ces performances ne sont pas possibles sur une grande distance (plus de 5 km) et les solutions commerciales grand public proposées en France actuellement (fin 1999) fixent par exemple le débit entrant à 512 Kbit/sec et le débit sortant à 128 Kbit/sec.
D'un point de vue technique ADSL fonctionne en full duplex grâce à un
multiplexage fréquentiel, permettant de faire transiter simultanément
les signaux montant et descendant accompagnés également des signaux
portant la voix téléphonique.
Les différents signaux sont transmis selon la technologie DMT (Discrete MultiTone ) qui divise la totalité de la bande passante en 256 sous-canaux d'une largeur de 4,3 kHz. Ainsi, le 1canal est réservé à la téléphonie. Les canaux 2 à 6 servent à séparer la voix des données numériques. Le flux montant occupe les 32 canaux suivants et le flux descendant tous les canaux restant, dans le cas où aucune zone de fréquence ne sépare les deux sens de communication et que l'annulation d'écho est en place. Le fait que la largeur de bande montante soit plus faible que la descendante explique le terme asymétrique dans la dénomination ADSL. De plus, certains sous-canaux sont utilisés pour la gestion de la transmission
Chacun des sous-canaux est modulé indépendamment en utilisant la technique du QAM (Quadrature amplitude modulation), qui est une méthode de modulation d'amplitude de deux porteuses en quadrature (4 niveaux d'amplitude). Avant tout transfert de données, une procédure de négociation (handshake) est mise en place pour mesurer la qualité de la transmission et l'adapter en fonction de la ligne. On appelle cette technique rate adaptative , car elle est capable de diminuer le débit si la qualité de la transmission se dégrade.