La figure suivante illustre le principe de fonctionnement de la NAT.
Le sous-réseau privé 10.1.1.0 a une machine appelée Machine 1 exécutée derrière NAT 1, qui utilise l'adresse IP traduite 129.146.63.100 pour toutes les communications de la Machine 1vers des hôtes situés au-delà de NAT 1. Les communications provenant d'hôtes situés au-delà de NAT 1en direction de la Machine 1 (129.146.63.100) sont réacheminées sur la Machine 1 (10.1.1.1) par NAT 1.
Un second sous-réseau privé (100.1.1.1) a une machine Machine 3 (100.1.1.1) exécutée derrière NAT 2, qui utilise l'adresse 129.146.63.101 (une adresse IP traduite) pour les communications de la Machine 3 vers des hôtes situés au-delà de NAT 2. Les communications émanant d'hôtes situés au-delà de NAT 2 vers la Machine 3 (129.146.63.101) sont réacheminées sur 100.1.1.1 par NAT 2.