Autentikasi FIDO menggunakan kriptografi kunci publik (PKC) untuk menghasilkan pasangan kunci kriptografi unik yang terkait dengan akun pengguna. Pasangan kunci ini, yang disebut "kunci sandi", terdiri dari kunci publik yang tetap berada di penyedia layanan dan kunci privat yang berada di perangkat pengguna.
Ketika pengguna masuk ke akun mereka, penyedia layanan mengirimkan tantangan—biasanya berupa serangkaian karakter acak—ke perangkat pengguna. Perangkat prompt pengguna untuk mengautentikasi diri mereka sendiri melalui PIN atau autentikasi biometrik.
Jika pengguna berhasil melakukan autentikasi, perangkat menggunakan kunci pribadi untuk menandatangani tantangan dan mengirimkannya kembali ke penyedia layanan. Penyedia layanan menggunakan kunci publik untuk memverifikasi bahwa kunci privat yang tepat telah digunakan dan—jika demikian—memberikan pengguna akses ke akun mereka.
Kunci sandi yang disimpan di satu perangkat dapat digunakan untuk masuk ke layanan di perangkat lain. Misalnya, jika pengguna menyiapkan kunci sandi untuk akun email mereka di perangkat mobile mereka, mereka masih dapat masuk ke akun tersebut di laptop. Pengguna akan menyelesaikan tantangan autentikasi di perangkat mobile terdaftar.
FIDO juga mendukung penggunaan kunci keamanan, juga disebut "token perangkat keras", sebagai metode autentikasi. Kunci keamanan FIDO adalah perangkat fisik kecil dan khusus yang dapat membuat pasangan kunci dan menandatangani tantangan. Kunci ini terhubung ke perangkat lain melalui Bluetooth, protokol komunikasi lapangan dekat (near-field communication atau NFC) atau port USB. Kunci keamanan FIDO dapat menggantikan data biometrik atau PIN dalam proses autentikasi: kepemilikan kunci tersebut mengautentikasi pengguna.
Karena kunci pribadi disimpan di dalam—dan tidak pernah meninggalkan—perangkat pengguna, kemungkinan pelanggaran keamanan dapat diminimalkan. Peretas tidak dapat mencurinya dengan membobol basis data atau mencegat komunikasi. Kunci publik yang berada pada penyedia layanan tidak mengandung informasi sensitif dan tidak banyak berguna bagi peretas.