Las siglas UEFI vienen de Unified Extensible Firmware Interface (es decir, interfaz de firmware extensible unificada). Esta interfaz especial es, por así decirlo, como un sistema operativo en miniatura que se encarga de arrancar la mainboard o placa base del ordenador y los componentes de hardware relacionados con ella. De este modo, la interfaz es la responsable de que se cargue un gestor de arranque (bootloader) concreto en la memoria principal, que será el que iniciará las acciones rutinarias de arranque. Este proceso suele dar como resultado la pantalla de inicio de sesión, en la que el usuario introduce sus datos de acceso (nombre de usuario, contraseña) y tras la cual el ordenador está listo para ser usado para tareas concretas (procesamiento de texto, por ejemplo).
Para poder usar la interfaz UEFI, el ordenador necesita disponer de un firmware especial en la placa base. Al encender el ordenador, el firmware utiliza la interfaz UEFI como una capa o layer operativa que actúa de intermediaria entre el mismo firmware y el sistema operativo. Para que el modo UEFI se pueda iniciar antes de que el ordenador en sí haya arrancado realmente, se implementa de forma permanente en la placa base, en un chip de memoria. Así, como parte integral del firmware de la placa base, la programación UEFI se mantiene incluso cuando aún no circula la electricidad.
Para guardar configuraciones específicas del proceso de arranque (como, por ejemplo, datos de configuración o parámetros BIOS como el orden de inicio) al apagar el ordenador, hoy en día se usa una NVRAM (Non-Volatile Random-Access Memory), es decir, una memoria de acceso aleatorio no volátil. Puesto que esta memoria requiere muy poca energía, puede abastecerse a largo plazo con una pila de botón ubicada en la placa base. Si, tras no haber usado el ordenador durante mucho tiempo, la pila está vacía, puede haber problemas de arranque.
UEFI suele considerarse un sucesor directo de BIOS. Sin embargo, la especificación UEFI no establece cómo programar un firmware totalmente, sino que se limita a describir la interfaz entre el firmware y el sistema operativo. Por este motivo, la especificación UEFI no sustituye realmente el sistema tradicional de entrada y salida, es decir, el Basic Input/Output System (BIOS), que es la base del bootfirmware de un ordenador. Más bien se trata de una extensión o modificación actualizada que permite arrancar ordenadores modernos con ayuda de una interfaz operativa y utilizando nuevos mecanismos y funciones. Para poder distinguir las dos variantes que existen, actualmente suelen llamarse Legacy BIOS (BIOS convencional) y UEFI-BIOS, es decir, con firmware UEFI.