Avec le modèle peer to peer natif ou pur, on parle de communication entre ordinateurs sans l'intermédiaire d'un serveur (par exemple Gnutella ou Freenet). Les usagers connectés peuvent échanger leurs fichiers sans passer par un serveur central à condition d'utiliser un même logiciel peer to peer.
A l'installation de ce logiciel, il faut fournir les adresses IP des machines qui désirent participer au groupe de collaboration et les rendre ainsi visibles aux autres ordinateurs du groupe. Le système fournit en général une liste d'adresses IP par défaut, liste qui peut être enrichie avec des adresses publiées régulièrement sur les sites de cette communauté.
Lorsque l'on souhaite obtenir un fichier, une requête est envoyée aux ordinateurs connus par le logiciel. Si le fichier ne s'y trouve pas, chacun de ces ordinateurs transmet cette même requête à leurs pairs connus et actifs à cet instant, et ainsi de suite. Au final, l'initiateur de la requête reçoit la liste des fichiers cibles avec leur localisation. Il peut alors déclencher une connexion vers un de ces ordinateurs pour obtenir le fichier recherché.
Vu la multiplication de requêtes dans tous les sens sur un réseau étendu, le danger est de voir le nombre de ces requêtes se multiplier à l'infini. Afin d'éviter ce phénomène, la durée de vie d'une requête diffusée sur le réseau est limitée par le temps d'existence de son datagramme IP. Par contre, le nombre de résultats peut s'avérer important et contenir des redondances.
Le débit d'une connexion peer to peer est toujours aligné sur le maillon le plus faible de la chaîne de transmission, c'est-à-dire l'ordinateur qui offre le débit le plus bas parmi la communauté. Par ailleurs, le principe d'anonymat des participants peut être respecté.