ECHELON-verkon toimintaperiaatteita ja käyttötarkoituksia ei tiedetä, mutta sitä arvellaan käytetyn puolustus- ja turvallisuustarkoitusten lisäksi myös teollisuusvakoiluun. Ranskalaisten mukaan ECHELON kykenee valvomaan miljoonia puheluita, telekopioviestejä ja sähköpostiviestejä vuorokaudessa.
ECHELON:ista tekee erikoislaatuisen se, että sen tarkoitus on kerätä valtavia määriä lähes satunnaista tietoliikennettä, josta yritetään poimia hyödyllistä tietoa suodattamalla esimerkiksi avainsanalistojen avulla. Tätä tarkoitusta varten ECHELON:illa on kuunteluasemia ympäri maailmaa.
Kuuntelujärjestelmä on jaettu siten, että Yhdysvaltojen kuuntelualueeseen kuuluu oman maansa ja Kanadan kattaman alueen lisäksi valtaosa Etelä-Amerikkaa sekä Euroopasta ainakin Yhdistynyt Kuningaskunta, Ranska, Espanja, Portugali, osa Afrikkaa sekä suuri osa Aasian mannerta. Yhdistyneen Kuningaskunnan kuuntelualueeseen taas kuuluu valtaosa Venäjää, koko Eurooppa Pohjoismaita ja Islantia myöten, sekä Lähi-itä ja Afrikka. Kanada kuuntelee oman alueensa lisäksi mm. koko Pohjois-Eurooppaa ja Venäjää. Australian alue kattaa Oseanian ja Intian valtameren, ja Uuden-Seelannin kuuntelu ulottuu oman alueensa lisäksi Tyynen valtameren yli Etelä-Amerikkaan.Portes, Jacques: Estados Unidos – ¿los amos del mundo? Biblioteca Actual LAROUSSE, 2003. ISBN 84-8332-462-8
ECHELON:in tietojenhankinta tapahtuu ensisijaisesti ilmateitse kulkevan sähköisen tiedon varassa, etenkin satelliittiliikenteen kuuntelulla noin 20 satelliitin avulla. Väitetään myös, että Pohjois-Amerikkaan johtavia valokuituja kuunnellaan.