Po ustanowieniu sesji, protokół TCP ma możliwość kontrolowania transmisji. Ze względu na możliwość kontroli aktualnej transmisji, protokół TCP uważa się za połączeniowy (ang. stateful). Protokół połączeniowy to taki, który na bieżąco nadzoruje stan transmisji. Dla przykładu, kiedy dane są wysyłane przy użyciu protokołu TCP, nadawca oczekuje potwierdzenia dostarczenia informacji od odbiorcy. TCP śledzi czy informacje zostały wysłane i czy ich dostarczenie zostało potwierdzone. Jeżeli dostarczenie nie zostało potwierdzone, nadawca zostaje zobligowany do ich ponownego wysłania. Sesja połączeniowa zaczyna się podczas ustanawiania połączenia i kończy podczas jej zamknięcia.
Uwaga: Utrzymanie sesji połączeniowej wymaga dodatkowych zasobów, które nie są wymagane przez protokoły bezpołączeniowe, takie jak np. UDP.
TCP wprowadza pewien dodatkowy narzut, ze względu na większą liczbę realizowanych funkcji. Jak przedstawiono na rysunku, każdy segment TCP dodaje aż 20 dodatkowych bajtów w nagłówku, podczas procesu enkapsulacji, podczas gdy datagram UDP dodaje tylko 8 dodatkowych bajtów. Można więc zauważyć zwiększenie narzutu przez TCP, względem UDP. Dodatkowe informacje, dodawane w nagłówku TCP to:
- Numer sekwencyjny (32 bity) - Używany podczas ponownego składania danych.
- Numer potwierdzenia (32 bity) - Wskazuje, które dane dotarły do celu.
- Długość nagłówka (4 bity) - Często nazywany offsetem danych (and. data offset). Zawiera on informację o długości nagłówka segmentu.
- Pole zarezerwowane (6 bitów) - Pole to jest przeznaczone dla dodatkowych zastosowań.
- Bity kontrolne (6 bitów) - Zawiera bity kodów, albo flagi, których zadaniem jest wskazanie funkcji danego segmentu.
- Rozmiar okna (16 bitów) - Zawiera informację o ilości segmentów, które mogą być zaakceptowane w określonym czasie (a co zostało wcześniej wynegocjowane).
- Suma kontrolna (16 bitów) - Używane do sprawdzania poprawności nagłówka segmentu i danych.
- Wskaźnik pilności (16 bitów) - Wskazuje, jak ważne są zamieszczone dane.
Przykładem aplikacji, wykorzystujących TCP jest przeglądarka internetowa, klient poczty elektronicznej oraz programy oferujące przesyłanie plików.