PPPOE的实现分为两个阶段：发现阶段和会话阶段。
当一个主机想开始一个PPPOE会话，它必须首先进行发现阶段以识别对端的以太网MAC地址，并建立一个PPPOE SESSION_ID。
在发现阶段，基于网络的拓扑，主机可以发现多个接入集中器。发现阶段允许主机发现所有的接入集中器，然后选择一个。
当发现阶段成功完成，主机和选择的接入集中器利用它们在Ethernet已建好的PPP连接进行通信。发现阶段一直保持无状态的状态，一旦PPP会话建立，主机和接入集中器都必须为PPP虚接口分配资源。图1显示了PPPOE通信流程。
图 1 PPPOE通信流程
1. 发现阶段建立连接的过程
第一步：用户端主机发送一个PADI帧（PPPOE启动初始化）。这个帧将通过以太网进行广播，表示寻找接入集中器；
第二步：一个或多个接入集中器回复一个PADO帧（PPPOE启动响应）。这个帧将以太网地址发送给用户端主机，表示接入集中器正在响应，是否要建立连接；当主机在指定的时间内没有接收到PADO，它应该重新发送它的PADI分组，并且加倍等待时间，这个过程会被重复期望的次数。
第三步：用户端主机选择一个接入集中器，并发送单播PADR帧（PPPOE连接请求）给该响应的接入集中器，表示希望建立连接；
第四步：接入集中器发送PADS帧（PPPOE连接确认），表示可以建立连接并分配连接号。该连接号连同源和目的的以太网地址，将唯一标识一个PPPOE会话。当主机接收到确认分组，它可以开始进行PPP会话阶段。当接入集中器发送出确认分组，它可以开始进行PPP会话阶段。
PPPOE还有一个PADT分组，它可以在会话建立后的任何时候发送，来终止PPPOE会话。它可以由主机或者接入集中器发送。当接收到一个PADT，不再允许使用这个会话来发送PPP业务。在发送或接收PADT后，即使正常的PPP终止分组也不必发送。PPP对端应该使用PPP协议自身来终止PPPOE会话，但是当PPP不能使用时，可以使用PADT。
2. PPP会话阶段
一旦PPPOE会话开始，PPP数据就可以以任何其它的PPP封装形式发送。会话阶段具有PPP会话的一般性质，而且还具有如下特点：
a．在以太网传输的是数据包，而不是一般的数据流；
b．不需要PPP的FCS域，因为以太网的帧已具有自己的CRC；
c．所有的以太网帧都是单播的；
d．PPPOE会话的 SESSION_ID一定不能改变，并且必须是发现阶段分配的值。