Mạng chuyển mạch gói sử dụng một phương thức lưu trữ và chuyển tiếp. Khi các gói tin được gửi qua các router, chúng sẽ gửi lần lượt từng bộ phận của gói tin. Khi gói tin đã tập hợp đầy đủ các thành phần được lưu trữ ở router, nó mới được phép đi qua các hệ cuối khác.
Mỗi router có nhiều link gắn với nó, với mỗi link, router sẽ có một output buffer (hoặc output queue). Các hàng đợi đầu ra này lưu trữ dữ liệu để chờ đến lượt và truyền chúng đi. Nếu có hai packet cần dùng một đường truyền, thì một trong hai sẽ ở trong output queue, hiện tượng này ta gọi là queuing delay. Độ trễ này có thể tùy thuộc vào độ tắc nghẽn của mạng.
Vì buffer là hữu hạn, nếu một packet nào đó đến router mà buffer đã đầy, packet vừa mới đến đó hoặc các packet trong hàng đợi sẽ bị bỏ qua. Lúc này hiện tượng mất gói sẽ xảy ra (packet loss).
Có một câu hỏi đặt ra là, các router làm sao biết được gói nhận được sẽ chuyển cho hệ cuối nào? Ở Internet, mỗi hệ cuối có một địa chỉ gọi là địa chỉ IP. Khi một packet muốn chuyển đi, header của packet sẽ được gắn địa chỉ đích đến, chính là IP của thiết bị cần gửi.
Cụ thể hơn, mỗi router có một bảng gọi là bảng định tuyến (forwarding table) làm bản đồ dẫn đến địa chỉ cần gửi. Khi một packet được gửi đến, router sẽ tra địa chỉ IP cần gửi trong bảng định tuyến và chuyển đến router liền kề bằng link phù hợp. Bảng định tuyến được thiết lập dựa trên một số giao thức định tuyến (routing protocol), ta sẽ bàn đến sau.
Mạng chuyển mạch gói được sử dụng cho internet và hầu hết các mạng LAN.