ThunderboltI/O-teknologi ble utviklet av Intel. Hvert grensesnitt er utstyrt med to 10 Gbps fulldupleks databanekoblinger, som er opptil 12 ganger raskere enn Firewire800-grensesnittet. Thunderbolt bruker 64b/66b datakodingsformat, og grensesnittkontrolleren utviklet av Intel kan multipleks PCI-Express og DisplayPort til en enkelt datastrøm. Første generasjons kontroller utviklet av Intel var kodenavn Light Ridge, de påfølgende andre- og tredjegenerasjons kontrollerne var kodenavn Cactus Ridge og Redwood Ridge, henholdsvis, og den nye generasjonen (fjerde generasjon) kontrolleren var kodenavn Falcon Ridge.
I vertsenheten henter kontrolleren PCI-Express-data fra I/U-kontrollerhuben, og henter DisplayPort-data fra det negative signalet i I/U-kontrolleren eller den eksterne grafikkkontrolleren, som vist i figur 1. Deretter sendes det kombinerte signalet ut gjennom et heldupleks differensialsignal. Vanligvis er hver kontroller utstyrt med to porter, som kan kobles til i en tusenfrydkjede.
