PPPOE的實現分為兩個階段：發現階段和會話階段。
當一個主機想開始一個PPPOE會話，它必須首先進行發現階段以識別對端的以太網MAC地址，并建立一個PPPOE SESSION_ID。
在發現階段，基于網絡的拓撲，主機可以發現多個接入集中器。發現階段允許主機發現所有的接入集中器，然后選擇一個。
當發現階段成功完成，主機和選擇的接入集中器利用它們在Ethernet已建好的PPP連接進行通信。發現階段一直保持無狀態的狀態，一旦PPP會話建立，主機和接入集中器都必須為PPP虛接口分配資源。圖1顯示了PPPOE通信流程。
圖 1 PPPOE通信流程
1. 發現階段建立連接的過程
第一步：用戶端主機發送一個PADI幀（PPPOE啟動初始化）。這個幀將通過以太網進行廣播，表示尋找接入集中器；
第二步：一個或多個接入集中器回復一個PADO幀（PPPOE啟動響應）。這個幀將以太網地址發送給用戶端主機，表示接入集中器正在響應，是否要建立連接；當主機在指定的時間內沒有接收到PADO，它應該重新發送它的PADI分組，并且加倍等待時間，這個過程會被重復期望的次數。
第三步：用戶端主機選擇一個接入集中器，并發送單播PADR幀（PPPOE連接請求）給該響應的接入集中器，表示希望建立連接；
第四步：接入集中器發送PADS幀（PPPOE連接確認），表示可以建立連接并分配連接號。該連接號連同源和目的的以太網地址，將唯一標識一個PPPOE會話。當主機接收到確認分組，它可以開始進行PPP會話階段。當接入集中器發送出確認分組，它可以開始進行PPP會話階段。
PPPOE還有一個PADT分組，它可以在會話建立后的任何時候發送，來終止PPPOE會話。它可以由主機或者接入集中器發送。當接收到一個PADT，不再允許使用這個會話來發送PPP業務。在發送或接收PADT后，即使正常的PPP終止分組也不必發送。PPP對端應該使用PPP協議自身來終止PPPOE會話，但是當PPP不能使用時，可以使用PADT。
2. PPP會話階段
一旦PPPOE會話開始，PPP數據就可以以任何其它的PPP封裝形式發送。會話階段具有PPP會話的一般性質，而且還具有如下特點：
a．在以太網傳輸的是數據包，而不是一般的數據流；
b．不需要PPP的FCS域，因為以太網的幀已具有自己的CRC；
c．所有的以太網幀都是單播的；
d．PPPOE會話的 SESSION_ID一定不能改變，并且必須是發現階段分配的值。