مصطلح النفق لا يعني وجود خط منفصل فعلياً داخل الإنترنت. هو وصف لعملية التغليف: يأخذ تطبيق VPN حزمة الشبكة الأصلية، التي تحتوي على طلب موجه إلى موقع أو خدمة، ويضعها داخل حزمة أخرى موجهة إلى خادم VPN. ثم يشفر المحتوى الداخلي وفق مفاتيح الجلسة. ترى الشبكات الواقعة بينك وبين الخادم الغلاف الخارجي اللازم لتوصيل الحزمة، لكنها لا تستطيع قراءة الطلب الداخلي بالطريقة المعتادة.
عندما تصل الحزمة إلى خادم VPN، يفك الخادم طبقة التشفير والتغليف، ثم يرسل الطلب الأصلي إلى وجهته. عند عودة الرد من الموقع، يعكس الخادم العملية: يستقبل الرد، يضعه داخل النفق ويشفره، ثم يعيده إلى التطبيق. يفك التطبيق الطبقة الأخيرة ويسلم البيانات إلى المتصفح أو التطبيق الذي طلبها. تتكرر هذه العملية بسرعة كبيرة مع كل حزمة أثناء الجلسة.
لا يعني ذلك أن التشفير يمتد دائماً من جهازك حتى خادم الموقع بواسطة VPN نفسه؛ طبقة VPN تنتهي عند خادم المزود. من الخادم إلى الموقع تعتمد سرية المحتوى أيضاً على HTTPS، وهو مستخدم في معظم المواقع الحديثة. لذلك يعمل VPN وHTTPS معاً: VPN يحمي المسار من جهازك إلى خادم VPN، وHTTPS يحمي محتوى الاتصال بين المتصفح والموقع حتى لو مر عبر الخادم.