Toute la communication se fait via un flux de message. Le premier octet d'un message identifie le type de message, et les quatre prochains octets précisent la longueur du message (cette longueur s'inclut elle-même, mais pas l'octet de type de message). Le contenu restant du message est déterminé par le type de message. Pour des raisons historiques, le tout premier message envoyé par le client (le message de démarrage) n'a pas d'octet initial de type de message.

Pour éviter de perdre la synchronisation avec le flux de message, les serveurs et les clients lisent typiquement un message entier (en utilisant le nombre d'octets) avant de commencer l'analyse de son contenu. Ceci permet une récupération facilitée si une erreur est détectée lors du traitement du contenu. Dans les situations extrêmes (comme un manque mémoire pour mettre en cache le message), le receveur peut utiliser le nombre d'octets pour déterminer la quantité de données à ignorer avant de continuer la lecture des messages.

Inversement, serveurs et clients doivent faire attention à ne jamais envoyer un message partiel. Ceci se fait habituellement en construisant le message entier dans un cache avant de l'envoyer. Si un échec de communication survient lors d'un envoi ou de la réception d'un message, la seule réaction sensible est d'abandonner la connexion parce qu'il y a très peu d'espoir de récupérer la synchronisation entre messages.

Dans le protocole de requête étendue, l'exécution de commandes SQL est divisée en plusieurs étapes. L'état conservé entre les étapes est représenté par deux types d'objets : les requêtes préparées et les portails. Une requête préparée représente le résultat de l'analyse sémantique d'une chaîne de caractères contenant une requête. Une requête préparée n'est pas prête à s'exécuter parce qu'elle pourrait manquer des valeurs spécifiques pour ses paramètres. Un portail représente une instruction prête à être exécutée ou une requête déjà partiellement exécutée, avec toutes valeurs manquantes de paramètres renseignées. (Pour les requêtes SELECT, un portail est équivalent à un curseur ouvert mais nous pouvons choisir d'utiliser un terme différent vu que les curseurs ne gèrent pas les requêtes autres que SELECT.)

En aperçu, le cycle d'exécution consiste en une étape parse, qui crée une requête préparée à partir d'une chaîne de caractères contenant la requête ; une étape bind, qui crée un portail à partir d'une requête préparée et des valeurs nécessaires pour les paramètres ; et une étape execute qui exécute la requête d'un portail. Dans le cas d'une requête qui renvoie des lignes (SELECT, SHOW, etc.), l'étape d'exécution doit connaître le nombre limité de lignes à récupérer, si bien que plusieurs étapes d'exécution pourraient être nécessaires pour terminer l'opération.

Le backend peut garder trace de plusieurs requêtes préparées et portails (mais notez qu'ils n'existent que dans une session et ne sont jamais partagés entre sessions). Les requêtes préparées et les portails existants sont référencés par des noms assignés lors de leur création. De plus, les requêtes préparées et portails « sans nom » existent. Bien que ces derniers se comportement largement de la même façon que des objets nommés, les opérations les concernant sont optimisées dans le cas d'une requête exécutée une seule fois, puis annulée, alors que les opérations sur des objets nommés sont optimisées dans un contexte d'utilisation multiple.

Les données d'un type de données particulier pourraient être transmises dans un format parmi plusieurs. Depuis PostgreSQL 7.4, les seuls formats acceptés sont « text » et « binary », mais le protocole permet des extensions futures. Le format désiré pour toute valeur est indiqué par un code format. Les clients peuvent spécifier un code format pour chaque valeur transmise de paramètre et pour chaque colonne d'un résultat de requête. Le texte a le code format zéro, le binaire a le code format un, et tous les autres codes format sont réservés pour une définition future.

La représentation textuelle des valeurs correspond à la façon dont un type de données est représenté sous forme de chaîne de caractères par les fonction de conversion d'entrée/sortie. Dans la représentation transmise, il n'existe pas de caractère nul en fin de chaîne ; le client doit ajouter un aux valeurs reçues s'il veut les traiter comme des chaînes de caractères du langage C. (Le format texte n'autorise pas les NULL embarqués.)

Les représentations binaires pour les entiers utiliser l'ordre d'octet réseau (l'octet le plus significatif en premier). Pour les autres types de données, consultez la documentation ou le code source pour apprendre leur représentation binaire. Gardez en tête que les représentations binaires des types de données complexes pourraient changer au fur et à mesure des versions du serveur ; le format texte est généralement le choix le plus portable.

The current, latest version of the protocol is version 3.2. However, for backwards compatibility with old server versions and middleware that don't support the version negotiation yet, libpq still uses protocol version 3.0 by default.

A single server can support multiple protocol versions. The initial startup-request message tells the server which protocol version the client is attempting to use. If the major version requested by the client is not supported by the server, the connection will be rejected (for example, this would occur if the client requested protocol version 4.0, which does not exist as of this writing). If the minor version requested by the client is not supported by the server (e.g., the client requests version 3.2, but the server supports only 3.0), the server may either reject the connection or may respond with a NegotiateProtocolVersion message containing the highest minor protocol version which it supports. The client may then choose either to continue with the connection using the specified protocol version or to abort the connection.

The protocol negotiation was introduced in PostgreSQL version 9.3.21. Earlier versions would reject the connection if the client requested a minor version that was not supported by the server.