Asynkroninen piiri on suurelta osin itsenäisten komponenttien verkko, joka välittää tietoja, kun niiden toiminta on valmis. Tämä on toisin kuin synkroninen piiri, jossa elementit pollataan datan perusteella vastauksena globaaliin ajoitussignaaliin. Asynkronisessa piirissä tiedonsiirtoprotokollat määrittävät, milloin ja miten tietoja vaihdetaan. Kunkin komponentin säännöllisen kyselyn sijaan tiedot siirretään, kun komponentti itse ilmoittaa olevansa valmis.
Suurin osa elektroniikkapiirien toteutuksista käyttää synkronista suunnittelua. Tämä on yksinkertaisempi malli, jossa kaikki komponentit toimivat samassa ajassa. Asynkronisessa piirissä komponentit toimivat riippumatta mistä tahansa aikakehyksestä. Komponentit käyttävät maailmanlaajuisesti määrätyn erillisen ajan sijasta kädenpuristus- ja siirtoprotokollia. Ne suorittavat tarvittavan synkronoinnin, tiedonsiirron ja toimintojen sekvensoinnin.
Asynkronisissa piireissä käytetään useita siirtoprotokollia. Kaikki sisältävät kädenpuristuksen, joka varmistaa, että kun komponentti on valmis välittämään tietoja naapurille, naapuri voi vapaasti vastaanottaa ja välittää sen. Koska komponentit toimivat viittaamatta yhteiseen aikakehykseen, toiminnot voidaan suorittaa epäjärjestyksessä. Siirtoprotokolla koodaa tuotetut tiedot siten, että ne voidaan koota oikeassa järjestyksessä.
Jotkut varhaiset tietokoneet käyttivät asynkronista suunnittelua. Illinoisin yliopiston vuonna 1951 kehittämä Illinoisin integrointi- ja automaattitietokone tai ILLIAC I oli tällainen malli. Integroitujen piirien tekniikan nopea kehittyminen vaati kuitenkin perustason suunnittelua, joka oli yhteensopiva käytettävissä olevien resurssien kanssa. Synkronisesta suunnittelusta järjestelmäkellon kanssa tuli suosituin lähestymistapa.
Asynkronisen piirin suunnittelulla on useita mahdollisia etuja. Virrankulutus olisi paljon pienempi, kun ajoituspiiri poistettaisiin eikä transistoreille olisi tarvetta antaa virtaa, jos niitä ei käytetä. Käyttönopeus määräytyy komponenttien välisen todellisen viiveen mukaan. Synkronisessa suunnittelussa nopeus asetetaan heikoimman elementin mukaan. Piiri, joka on suunniteltu toimimaan asynkronisen logiikan alla, vaikuttaisi tyypillisesti vähemmän valmistusprosessista johtuviin komponenttien pieniin vaihteluihin.
Asynkronisen piirin suunnittelun haitat johtuvat pääasiassa sen monimutkaisuudesta. Tarvittavien elementtien määrä voi olla paljon suurempi kuin tahdistuspiirille vaadittava. Asynkronisen piirin suunnitteluun on tehty vain vähän tietokoneavusteisen suunnittelun (CAD) työkaluja. Näitä piirejä on myös paljon vaikeampi korjata ja vianmääritys kuin perinteisiä malleja. Laitteiston lisäkustannukset ja käyttöönoton vaikeudet voivat kompensoida virrankulutuksen ja tehokkuuden lisäyksiä.