Demultiplekser jest układem posiadającym jedno wejście 'x', 'n' wejść adresowych, oraz 'k' wyjść (zazwyczaj k=2n).
Jego działanie polega na połączeniu wejścia x do jednego z wyjść yi. Numer wyjścia jest określany przez podanie jego numeru na linie adresowe a0... an-1. Na pozostałych wyjściach panuje stan zera logicznego.
Jeśli na wejście strobujące (blokujące) 'S' (ang. strobe) podane zostanie logiczne zero, to wyjścia 'yi' przyjmują określony stan logiczny (zwykle zero), niezależny ani od stanu wejścia 'x', ani wejść adresowych.
W praktyce spotykane są jedynie demultipleksery w wyjściach zanegowanych, czyli na wybranym wyjściu jest stan 0 a na wszystkich pozostałych 1