L'ADSL nécessite l'installation d'équipements de communication dédiés à cette technologie aux deux extrémités de la ligne téléphonique (souvent dénommée « paire cuivrée » dans le jargon des télécommunications ou encore boucle locale). Dans les locaux de l'autocommutateur public, l'équipement qui traite les signaux ADSL d'un groupe d'abonnés s'appelle un DSLAM (pour Digital Subscriber Line Access Multiplexer). Chez l'abonné, l'équipement qui effectue la même fonction est soit un modem ADSL, soit un routeur ADSL (qui n'est autre qu'un routeur classique muni d'un modem ADSL interne).
L'ADSL utilise un spectre de fréquences étendu sur un support physique qui n'était pas prévu pour cela à l'origine (la paire cuivrée). Cette technologie peut donc se révéler inexploitable sur des lignes d'abonnés qui présentent une trop forte atténuation pour les signaux de l'ADSL. C'est le cas lorsque la section de la paire cuivrée est trop faible ou lorsque la longueur de la ligne est trop importante. Le terme d'éligibilité technique est utilisé pour qualifier la compatibilité d'une ligne téléphonique donnée avec l'ADSL. Cette éligibilité peut être vérifiée sur les sites Web des fournisseurs d'accès.
Le signal ADSL transite sur la paire cuivrée téléphonique au même titre que le signal téléphonique, et la cohabitation de ces deux types de signaux requiert l'installation de filtres destinés à séparer les fréquences respectives des deux flux. Au niveau de l'autocommutateur public, ces filtres sont installés sous la forme d'armoires de filtrage qui regroupent plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de cartes électroniques de filtrage. Chez l'abonné, la séparation des deux flux est réalisée au moyen d'un filtre ADSL placé entre la prise téléphonique et la fiche de connexion du téléphone.
Le filtre ADSL fait suivre le signal à destination de l'ordinateur au modem ou au routeur, lequel extrait les données numériques du signal ADSL. Ces données sont ensuite transmises à l'ordinateur, par l'intermédiaire d'un câble Ethernet, d'un câble USB ou encore grâce à une liaison Wi-Fi.
Les données numériques véhiculées par l'ADSL peuvent elles-mêmes servir de support à une communication téléphonique (VoIP), ou à la diffusion de programmes de télévision numérique (le plus souvent en MPEG-2, mais aussi en MPEG-4). On voit donc apparaître des familles de modems ADSL évolués qui permettent de traiter ces flux de manière native. En France, c'est le cas de nombreuses « box » proposées par les fournisseurs d'accès à Internet : Freebox, Livebox, Neuf Box, ClubInternet Box, Télé2Box, Alice Box ou Darty Box). Ces modems spécialisés sont munis de connecteurs qui permettent d'y raccorder directement un poste téléphonique (connecteur RJ-11) ou un téléviseur (connecteur péritel ou HDMI).
L'ADSL est en général associé à la notion d'accès Internet à haut débit. Toutefois, l'ADSL permet de transporter bien d'autres flux que le protocole TCP/IP. Il existe notamment des spécifications de transport de la téléphonie ou de la vidéo, segmentées en cellules ATM, directement dans l'ADSL. Dans la pratique, les services de téléphonie sur ADSL ou de diffusion de programmes de télévision via l'ADSL s'appuient tous sur une encapsulation des flux dans le protocole IP (parfois avec utilisation d'un circuit virtuel ATM dédié à chaque flux, pour des raisons de séparation et de qualité de service). La télévision sur ADSL, à présent très répandue, est donc en fait de la vidéo sur IP. De la même manière, les offres de téléphonie sur ADSL proposées par les opérateurs sont implémentées par des protocoles de VoIP.
En dehors des particuliers, ces services intéressent également les entreprises, pour lesquels l'ADSL peut servir d'accès à un service de réseau privé virtuel (VPN) proposé par l'opérateur.