ATM是一種面向分組的技術，其分組稱為信元。ATM信元由信元頭和淨荷（Payload）兩部分構成。信元頭中包含信元控制資訊，淨荷用於承載使用者的資料。ATM中信元的定義對ATM基本網路的總體效能，特別是對時間透明性和語義透明性都有著特殊影響。

ATM的設計思想在信元頭設計上最主要的提下是力圖簡化信元頭的處理。在信元頭中最主要的功能就是標識ATM的虛連線。在信元頭中除了分別使用VPI和VCI來標識VPC和VCC。除此之外，還包含以下功能：

（1） 優先順序

在業務具有不同服務質量要求時，優先順序提供了區別對待不同業務的手段。在ATM中 可以支援基於虛連線的優先順序機制。同時，信元頭中也提供了一個1 bit的信元丟失優先順序（CLP，Cell Loss Priority）欄位，用來定義語義上的兩種優先順序：CLP=1表示網路需要丟棄信元時，該信元具有較高的被丟棄的機率，將被優先丟棄；而CLP=0表示該信元具有較高的語義優先順序，應得到保護而不被丟棄。

（2）維護

在信元頭中含有一些提供網路維護和效能監視功能的位元欄位。ATM信元頭中提供了3bit構成的淨荷型別指示（PTI，Payload Type Identifier）欄位。該欄位用於支出信元中承載的淨荷資料內容的型別：是普通使用者資料，或者是用於系統維護的資訊。

（3）多重接入

該功能可使多個使用者終端連線到統一物理鏈路上。

（4）信元頭的差錯保護

對信元頭中差錯的保護是必須的。ATM中採用的方案是一種能夠糾單位元錯、檢多位元錯的自適應演算法，在信元頭中插入一個差錯控制（HEC，Header Error Control）欄位。BCH編碼可保證檢測出信元頭中出現的索位元差錯，並能夠糾正信元頭中的單位元差錯。

（5） 信元定界

在一個分組系統中，接收端必須能夠從鏈路上傳輸的位元流中確定分組的邊界。不同的分組系統採用不同的定界方式。由於ATM信元是定長的，鏈路上信元週期性地出現，只要提供捕獲了這個信元的週期，就可實現信元同步，正確識別信元的邊界。