局域网络内，三层交换机依循了如下的运转机理：变更了路由软件依循的旧式指令，增添了ASIC特有的嵌入芯片并以此来设定指令。借助于硬件来查验现存的路由表，拥有刷新的特性。在数据传递的流程中，端口芯片接纳并辨识了某一信息，二层芯片辨析了对应的独特地址。若查验获取了明确的地址，则再次予以转发；若没能查找到，则信息被调配至后续的引擎。

第三层引擎之内，路由表关联着的信息可被查验出来，它匹配了初始的IP；数据包被发送至装置内的主机，获取了精准的MAC。这些流程终结以后，MAC再次被发送，二层芯片予以转发。由此可见，三层交换机提快了常态情形的交换速率，从速率来看它很近似二层的架构，并且缩减了选购路由器耗费的支出。

相比较而言，二层交换机借助于封包扩散来传递广播，但三层交换机则能辨识额外信息，例如ARP及某一地址。在此状态下，三层交换机解析了各方位的广播包，满足快速要求，不必真正去扩散预设的广播包。这种设计路径可以细分现有的虚拟子网，依托于三层路由以便传递子网彼此的信息, 通信将更为便捷。