MPLSでは、IPヘッダの代わりに「MPLSヘッダ（シムヘッダ）」を挿入し、そこに20ビットの「ラベル」情報を記録します。これにより、IPプロトコルだけでなく、IPv6やその他の異なるネットワークプロトコル（マルチプロトコル）を透過的に運ぶことができます。MPLSネットワークの入り口のルーター（LER：Label Edge Router）がラベルを付与（プッシュ）し、内部のルーター（LSR：Label Switching Router）はラベルを書き換えながら（スワップ）転送し、出口のLERがラベルを取り除きます（ポップ）。この一連の転送経路を「LSP（Label Switched Path）」と呼びます。また、MPLSは、特定のLSPを手動またはプロトコル（RSVP-TEなど）で設定することで、通常のIPルーティングでは不可能な経路指定を行う「トラフィックエンジニアリング（TE）」や、企業のプライベート通信を安全に行う「IP-VPN（MPLS-VPN）」サービスの基盤として広く実用化されています。