Les informations sont envoyées de manière numérique (c’est-à-dire non analogique), en série, à une vitesse de 31 250 bauds, soit approximativement 3,8 Ko/s. Chaque connexion envoie des messages musicaux standard, comme note-on (début de note), note-off (fin de note), volume, pitch-bend (modulation de la hauteur de la note) et des signaux de modulation codés avec un identificateur de canal (il peut y en avoir jusqu’à 16).
Les messages de note vont du C-1 (note 0, située 5 octaves en dessous du C4 situé sous la partition en clé de sol, soit 8,175 Hz) au G9 (note 127, soit 5 octaves au-dessus du sol moyen soit 12 557 Hz) avec une résolution d’un demi-ton. Le pitch peut être réglé de ± ⁄2 ton avec une précision d’⁄4 096 de demi-ton au moyen du message pitch-bend. On trouve ainsi des convertisseurs MIDI pour la plupart des instruments de musique (trompettes, guitares, etc.). Cela permettra, par exemple, de jouer du piano avec une guitare ou encore du synthétiseur avec une trompette.
Le MIDI peut être utilisé pour jouer des gammes non tempérées. Aucune standardisation n’existe pour l’instant ; cependant certains constructeurs d’instruments MIDI proposent des fonctions microtonales plus ou moins développées à l’aide de messages propriétaires que l’on peut enregistrer et transmettre avec les messages système exclusif (SysEx).
Issue de la notation MIDI des hauteurs musicales, l’unité dénommée midicent, non officielle mais très pratique, est souvent utilisée pour noter les accords non standard et les analyses acoustiques. Chaque midicent correspondant alors à un centième de demi-ton, les rang des centaines et milliers de la valeur indiquant la hauteur MIDI standard : le do 3, noté 60 avec la norme MIDI, est noté : 6 000 en midicent, un do 3 augmenté d’un quart de ton : 6 050, un ré 3 : 6 200… (cette unité n’est donc pas incluse dans la norme MIDI, elle en est seulement issue).
La possibilité de multiplexer 16 canaux sur un seul fil permet de contrôler plusieurs instruments.
De la même manière, on trouve des connexions MIDI sur des appareils du type de pédalier d’effets pour guitariste, le midi servant dans ce cas à changer les programmes ou à les moduler en cours de jeu. On trouve aussi des connexions MIDI sur les consoles lumière type jeux d’orgue afin de séquencer les différents éclairages. On en trouve aussi sur les magnétophones numériques pour la synchronisation des commandes de transport.
