Większość obliczeń AES dokonywanych jest w konkretnym ciele skończonym.
Przykładowo, jeżeli mamy 16 bajtów, b0,b1,...,b15, są one reprezentowane w przedstawionej macierzy:
Rozmiar klucza używany w algorytmie określa liczbę powtórzeń transformacji, które przekształcają dane wejściowe (czyli tekst jawny) w dane wyjściowe (szyfrogram). Liczba cykli powtórzeń jest następująca:
10 cykli powtórzeń dla klucza 128-bitowego; 12 cykli powtórzeń dla klucza 192-bitowego; 14 cykli powtórzeń dla klucza 256-bitowego.
Wszystkie rundy składają się z kilku kroków, z których każdy rozłożony jest na cztery podobne (lecz nie identyczne) etapy. Jeden z tych etapów jest zależny od szyfrowania samego klucza.
Wykonując operacje w odwrotnej kolejności, używając tego samego klucza, można przekształcić szyfrogram z powrotem w tekst jawny.
Wysokopoziomowy opis algorytmu Rozszerzenie klucza – z głównego klucza algorytmu „tworzy się” kolejne klucze.