A NAT sokféleképpen használható, de az elsődleges célja a nyilvános IPv4-címekkel való takarékoskodás. Teszi ezt azáltal, hogy a hálózatokon belül megengedi a privát IPv4-címek használatát, és publikus címre való fordítást csak akkor biztosít, ha arra szükség van. A NAT rendelkezik egy további előnnyel: hozzáad egy bizonyos fokú titkosságot és biztonságot a hálózathoz, mert elrejti a belső IPv4-címeket a külső hálózatok elől.
A NAT-képes forgalomirányítók egy vagy több érvényes nyilvános IPv4-címmel is konfigurálhatók. Ezeket a nyilvános címeket NAT-címkészlet néven ismerjük. Amikor egy belső eszköz forgalmat küld ki a hálózatból, a NAT-képes forgalomirányító lefordítja a készülék belső IPv4-címét egy a NAT-címkészletből származó nyilvános címre. A külső eszközök szemszögéből úgy tűnik, mintha mind a be-, mind a kilépő forgalom egy a címkészletből származó nyilvános IPv4-címmel rendelkezne.
A NAT-képes forgalomirányítók általában egy véghálózat határán végzik munkájukat. Egy véghálózat (stub network) olyan hálózat, amelynek egyetlen kapcsolata van a szomszédos hálózattal, egy út vezet be és ki a hálózatból. Az ábrán lévő példában az R2 egy határ-forgalomirányító. Az ISP irányából nézve az R2 egy véghálózatot képez.
Ha egy véghálózat egyik állomása egy külső állomással szeretne kommunikálni, akkor csomagjait a határ-forgalomirányító felé küldi. A határ-forgalomirányító lefuttatja a NAT-folyamatot, amelynek során az állomás belső privát címét egy külső, irányítható címre cseréli.
MEGJEGYZÉS: Az internetszolgáltató felé vezető kapcsolat is használhat privát címet vagy olyan publikus címet, amin osztoznak az előfizetők. Ennek a fejezetnek a céljaihoz egy publikus cím kerül bemutatásra.