Skype emploie une technique P2P VoIP basée sur le protocole Global Index P2P, propriété de la société Joltid. Cette technique, mélange de pair-à-pair et de VoIP (voix sur réseau IP), pour se connecter avec les autres utilisateurs de Skype, permettant par la même occasion un partage de ressources : les utilisateurs ayant une connexion à haut débit déchargent ceux possédant le bas débit d'une partie du trafic qui risquerait d'engorger leur connexion ; ils permettent également l'interconnexion entre les utilisateurs étant derrière un pare-feu. Un accès TCP sortant vers tous les ports de destination au-dessus de 1024 ou vers le port 80 est requis. Pour obtenir la meilleure qualité vocale il est préférable d'ouvrir le port donné dans les options de Skype. Cependant, le trafic étant chiffré et opaque, il est difficile de connaître le contenu des informations transitant sans autorisation sur l'ordinateur d'un utilisateur de Skype (personne n'a su le déterminer à ce jour), posant d'évidents problèmes de confidentialité. La nouvelle version destinée aux entreprises semble cependant donner satisfaction : l'administrateur du réseau peut débrayer les fonctions nodales qui constituaient le problème de confidentialité.
Ce logiciel fonctionne sous Microsoft Windows, mais aussi sur les systèmes GNU/Linux (sur x86), Mac OS X et Pocket PC. Il utilise les protocoles TCP et UDP et permet de faire des conférences vocales jusqu'à cent personnes.
L'interface utilisateur Windows a été développé en Pascal Object avec Delphi Win32, la version Linux en C++ avec Qt et celle de Mac OS X en Objective-C avec Cocoa.
Skype a créé une controverse en utilisant un protocole propriétaire fermé et non-standard, car cela va à l'encontre de l'interopérabilité, qui est à l'origine du succès de l'Internet, en fonctionnant sur des standards de communications ouverts permettant à tous de communiquer en utilisant des implémentations logicielles différentes mais compatibles.
La technique P2P VoIP ayant fait ses preuves techniquement et commercialement, l'organisme IETF travaille à établir un standard (en anglais) à ce sujet : Peer to Peer Session Initiation Protocol (abrégé en P2PSIP). Ce protocole en cours de spécification (actuellement à l'état de "Draft") repose sur le protocole SIP et fonctionne en mode pair-à-pair (P2P VoIP). P2PSIP ne doit pas être confondu avec SIP, protocole déjà très utilisé en téléphonie sur IP, qui nécessite un serveur central, contrairement à P2PSIP.