输入/输出控制器将输入和输出 (I/O) 设备连接至中央处理器 (CPU) 的总线系统。它通常使用系统总线与 CPU 和系统内存通信，并能控制许多设备。控制通常由 CPU 发起。它向输入/输出控制器发送关于如何操作连接至输入/输出控制器的外部设备和信号的命令。

输入/输出控制器具有专用于控制向外部设备发送信号，并控制它们的功能。这些功能包括以合适的电压水平和正确的接口标准驱动设备。它还包括使用正确的协议与设备连接的能力。通信和控制外部设备是一项非常重要的时间功能。输入/输出接口连接可能非常复杂，以至于一个 CPU 无法或不能有效地执行。许多情况下，CPU 不能满足输入/输出接口的特殊物理需求。将这项处理工作转移给输入/输出控制器可以提升 CPU 的性能和灵活性。

输入/输出控制器可能正在处理简单的逻辑级输入或输入工作，如控制电源灯的状态，或检测按钮是否按下。它还可能需要计算逻辑事件发生的时间间隔，或进行信号调节（例如回弹键盘上按下的键）。它可能必须生成可用与控制 CPU 风扇速度之类的周期波形，如 PWM。控制器还能够执行不同的外部互联标准，如串联接口；并能够与设备间进行数据存取和传输。此类接口可包括 USB、SPI、UART 和各种其他标准接口。它还包括更高性能的 USB2、USB3 和 SATA 式接口 — 尽管这些接口自身很可能有专用的控制器。

很多情况下，输入/输出控制器将外部设备映射到系统地址范围，并通过直接内存访问 (DMA) 控制向处理器系统内存的数据传输。可以对输入/输出控制器进行配置，以便能使用特殊的中断信号来指示事件或传输何时发生。CPU 收到中断信号后，它就知道已经完成一个任务、发生了一个与输入/输出相关的事件或已经传输数据，并可能需要注意。

许多现代的微处理器和微控制器内置了输入/输出控制器功能，以降低成本和尺寸。它们用于嵌入式应用和特殊用途的场合（例如手机）。在这些情况中，输入/输入要求是固定的，或者与许可要求相似。