Bez DHCP, użytkownicy muszą ręcznie wprowadzić adres IP, maskę podsieci oraz inne ustawienia sieciowe, aby móc podłączyć się do sieci. Serwer DHCP zarządza pulą adresów IP i wydzierżawia adres IP każdemu uruchomionemu klientowi DHCP. Ponieważ więcej jest dynamicznych (dzierżawionych) adresów IP niż statycznych (przydzielonych na stałe), zwolnione adresy IP automatycznie wracają do puli, aby można było użyć ich ponownie. Jak pokazano na rysunku, gdy urządzenie jest uruchamiane lub podłączane do sieci, klient DHCP rozgłasza pakiet DHCP DISCOVER w celu zidentyfikowania dostępnych serwerów DHCP. Serwer DHCP odpowiada komunikatem DHCPOFFER, którym oferuje klientowi dzierżawę adresu. Komunikat oferty zawiera adres IP i maskę podsieci, które mają być przydzielone, adres IP serwera DNS, i adres IP bramy domyślnej. Oferta dzierżawy obejmuje również czas jej trwania.
Klient może otrzymać kilka komunikatów DHCPOFFER jeśli jest więcej niż jeden serwer DHCP w sieci lokalnej; w związku z tym, musi wybrać między nimi i wysyła żądanie DHCP (DHCPREQUEST), które identyfikuje konkretny serwer i ofertę dzierżawy, zaakceptowaną przez klienta. Klient może również ponownie uzyskać adres poprzednio przydzielony przez serwer.
Przy założeniu, że adres IP żądany przez klienta lub zaoferowany przez serwer jest nadal dostępny, serwer zwraca komunikat DHCPACK potwierdzając tym samym, że dzierżawa doszła do skutku. Jeśli oferta nie jest już aktualna, być może w wyniku przekroczenia limitu czasu lub przydzielenia innemu klientowi, to wybrany serwer wysyła w odpowiedzi pakiet DHCPNAK (ang. Negative Acknowledgement). Jeśli komunikat DHCPNAK zostanie zwrócony, to proces wyboru musi rozpocząć się ponownie od wysłania pakietu DHCPDISCOVER. Gdy klient posiada dzierżawę adresu IP, musi być ona odnawiana przed wygaśnięciem terminu dzierżawy przez następny komunikat DHCPREQUEST.
Serwer DHCP zapewnia unikalność wszystkich adresów IP. Oznacza to, że jeden adres IP nie może zostać przydzielony do dwóch urządzeń sieciowych jednocześnie. DHCP umożliwia administratorom sieci łatwą rekonfigurację adresów IP klientów, bez konieczności zmieniania ich ręcznie. Większość dostawców usług internetowych stosuje DHCP w celu przydzielania adresów swoim klientom, którzy nie potrzebują adresów statycznych.