Sin DHCP los usuarios tienen que introducir manualmente la dirección IP, la máscara de subred y otros parámetros de red para poder unirse a esta. El servidor de DHCP mantiene un pool de las direcciones IP y alquila una dirección a cualquier cliente habilitado por DHCP cuando el cliente está activado. Debido a que las direcciones IP son dinámicas (concedidas) en lugar de estáticas (asignadas en forma permanente), las direcciones en desuso regresan automáticamente al pool para que se vuelvan a asignar. Como se muestra en la ilustración, cuando un dispositivo configurado con DHCP se inicia o se conecta a la red, el cliente transmite un mensaje de descubrimiento de DHCP (DHCPDISCOVER) para identificar cualquier servidor de DHCP disponible en la red. Un servidor de DHCP responde con un mensaje de oferta de DHCP (DHCPOFFER), que ofrece una concesión al cliente. El mensaje de oferta contiene la dirección IP y la máscara de subred que se deben asignar, la dirección IP del servidor DNS y la dirección IP del gateway predeterminado. La oferta de concesión también incluye la duración de esta.
El cliente puede recibir varios mensajes DHCPOFFER si hay más de un servidor de DHCP en la red local; por lo tanto, debe elegir entre ellos y enviar un mensaje de solicitud de DHCP (DHCPREQUEST) que identifique el servidor explícito y la oferta de concesión que el cliente acepta. Un cliente también puede optar por solicitar una dirección previamente asignada por el servidor.
Suponiendo que la dirección IP solicitada por el cliente, u ofrecida por el servidor, aún está disponible, el servidor devuelve un mensaje de acuse de recibo de DHCP (DHCPACK) que le informa al cliente que finalizó la concesión. Si la oferta ya no es válida, quizá debido a que hubo un tiempo de espera o a que otro cliente tomó la concesión, entonces el servidor seleccionado responde con un mensaje de acuse de recibo negativo de DHCP (DHCPNAK). Si se devuelve un mensaje DHCPNAK, entonces el proceso de selección debe volver a comenzar con la transmisión de un nuevo mensaje DHCPDISCOVER. Una vez que el cliente tiene la concesión, se debe renovar mediante otro mensaje DHCPREQUEST antes de que expire.
El servidor de DHCP asegura que todas las direcciones IP sean únicas (no se puede asignar la misma dirección IP a dos dispositivos de red diferentes de forma simultánea). Usar DHCP permite a los administradores de red volver a configurar fácilmente las direcciones IP del cliente sin tener que realizar cambios a los clientes en forma manual. La mayoría de los proveedores de Internet utilizan DHCP para asignar direcciones a los clientes que no necesitan una dirección estática.