Bei einer synchronen Übertragung wird im Gegensatz zur asynchronen Übertragung ein zusätzliches Taktsignal zur Synchronisation zwischen Sender und Empfänger verwendet. Das zusätzliche Taktsignal kann entweder über eine Extra-Leitung geführt oder dem seriellen Datenstrom aufmoduliert sein. Die gebildeten Datenblöcke beginnen und enden mit einem Synchronisationszeichen. Vorteil der synchronen Datenübertragung ist, dass die Datenübertragung nicht notwendigerweise zeichenorientiert arbeiten muss, sondern auch bitorientiert mit langen Datenblöcken arbeiten kann.

In höheren Protokoll-Schichten, die nichts mehr mit Taktsignalen zu tun haben, gibt es den Begriff der synchronen Verarbeitung. Gibt ein Client einen Auftrag an einen Server und wartet dann das Bearbeitungsergebnis vom Server ab bevor er weiterarbeitet, spricht man von einer synchronen Arbeitsweise.