עקרון הפעולה של מכלולי כבלים מתרכז בהעברת כוח חשמלי, אותות ונתונים דרך מוליכים פנימיים ורכיבי חיבור. במהלך הפעולה, זרם חשמלי או אותות נתונים נכנסים מהתקן אחד, עוברים דרך המוליכים הפנימיים ויוצאים דרך מחברים ומסופים אל המכשיר המקבל, ובכך מקלים על חילופי מידע או אספקת חשמל בין מודולים. באמצעות עיצוב מבני קול, מכלולי כבלים מבטיחים המשכיות ויציבות לאורך תהליך השידור.
הרכיבים השונים בתוך מכלול כבל עובדים יחד. מוליכים משדרים זרם או אותות, בעוד שכבות בידוד מבודדות מעגלים כדי למנוע קצרים והפרעות אותות. שכבות מיגון מפחיתות את ההשפעה של הסביבה האלקטרומגנטית החיצונית על השידור, ובכך משפרות את איכות האות; בינתיים, המעיל החיצוני מגן על המבנה הפנימי מפני נזק מכני וגורמים סביבתיים. באמצעות אינטראקציה מתואמת של רכיבים אלה, מכלולי כבלים עומדים בדרישות הקישוריות של ציוד מגוון.
המאפיינים התפעוליים משתנים בהתאם ליישום. לדוגמה, מכלולי כבלי חשמל מנצלים בעיקר מוליכים להעברת אנרגיה חשמלית, מה שמבטיח אספקת חשמל יציבה לציוד. לעומת זאת, מכלולי כבלי אותות מקלים על העברת מידע בין מכשירים באמצעות אותות בקרה או זרמי נתונים, הדורשים רמות גבוהות יותר של דיוק שידור והתנגדות להפרעות. על ידי אופטימיזציה של בחירת החומרים והתכנון המבני, מכלולי כבלים מבטיחים את הפעולה היציבה לטווח ארוך של הציוד, ובכך משפרים את היעילות והאמינות הכוללת של המערכת.