Bluetooth werkt door draadloze communicatie op korte afstand tussen apparaten mogelijk te maken. Het maakt gebruik van radiogolven binnen de 2,4 GHz-frequentieband om een persoonlijk gebiedsnetwerk (PAN) te creëren waar apparaten draadloos kunnen communiceren zonder dat een directe zichtlijn nodig is. Bluetooth-apparaten brengen automatisch of via door de gebruiker geïnitieerde koppelingsprocessen verbindingen tot stand, waardoor ze gegevens kunnen uitwisselen, zoals bestanden, audiostreams en besturingsopdrachten.
Bluetooth werkt door gebruik te maken van een frequentieverspringende spread-spectrumtechniek. Apparaten verdelen de 2,4 GHz-band in kanalen en schakelen snel tussen deze kanalen in een gesynchroniseerd patroon dat zowel bij de zender als bij de ontvanger bekend is. Deze methode helpt de interferentie van andere draadloze technologieën die in hetzelfde frequentiebereik werken te verminderen, waardoor betrouwbare communicatie tussen gekoppelde apparaten wordt gegarandeerd.
Bluetooth-koppeling is het proces waarbij twee Bluetooth-apparaten een veilige verbinding tot stand brengen. Tijdens het koppelen wisselen apparaten unieke identificatiegegevens en cryptografische sleutels uit om elkaar te authenticeren en een vertrouwde link tot stand te brengen. Koppelen kan plaatsvinden via automatische verbindingen voor eerder gekoppelde apparaten of via handmatige initiatie waarbij gebruikers de verbinding op beide apparaten bevestigen.
Op mobiele apparaten werkt Bluetooth stapsgewijs door eerst Bluetooth in te schakelen in de instellingen van het apparaat. Na activering scant het apparaat naar nabijgelegen Bluetooth-apparaten binnen bereik. Zodra een gewenst apparaat is gevonden, initieert de gebruiker het koppelen, meestal door een toegangscode of numerieke code te bevestigen die op beide apparaten wordt weergegeven. Na een succesvolle koppeling kunnen de apparaten draadloos gegevens uitwisselen, waardoor functionaliteiten zoals het delen van bestanden, audiostreaming of apparaatbediening op afstand mogelijk worden.
Het Bluetooth-protocol definieert de regels en procedures voor de communicatie tussen apparaten. Het bevat specificaties voor gegevensoverdracht, het tot stand brengen van verbindingen, beveiligingsfuncties en energiebeheer. Het protocol beheert de gehele levenscyclus van een Bluetooth-verbinding, van het ontdekken en koppelen van apparaten tot het uitwisselen van gegevens en het beëindigen van de verbinding, waardoor interoperabiliteit en betrouwbare communicatie tussen verschillende Bluetooth-apparaten wordt gegarandeerd.