Bild linke zeigt die minimale Beschaltung für die Datenübertragung. Sowohl die Datenleitung (SDA) als auch Taktleitung (SCL) arbeiten bidirektional und müssen mit je einem Pull-Up-Widerstand (R1 und R2) mit der Betriebsspannung verbunden werden. Wenn der Bus frei ist, führen beide Leitungen einen High-Pegel. An den I²C-Bus angeschlossene Chips müssen Open-Drain- oder Open-Collector-Ausgänge haben. Mit diesen lässt sich die entsprechende Leitung zur Ausgabe eines Low-Pegels auf Masse ziehen.
Die Gesamtheit dieser Chips am Bus realisiert somit eine sogenannte "Wired-AND-Schaltung" (Bild rechts). Die maximale Taktgeschwindigkeit beträgt 100 kBit/s (im so genannten Fast-Mode sogar 400 kBit/s).
Die Anzahl der Busteilnehmer wird nur durch die maximale Buskapazität von 400 pF begrenzt.
Die Widerstände R3 bis R8 dienen als Schutz vor Spannungsspitzen.