Das inverse Element zum Multiplexer ist der Demultiplexer. Abhängig von den Steuereingängen wird der Eingang auf einen der Ausgänge geschaltet, die anderen Ausgänge sind 0. Der IC CD74HC4051 wird zur Erklärung verwendet.
Die nebenstehende Funktionstabelle zeigt die Adressbelegung S2 – S0 und der damit aktivierte Ausgang.
Die Pins Y0 – Y7 und COM Pin3 sind sowohl Eingänge als auch Ausgänge. Dieses Bauteil ist sowohl ein Multiplexer als auch Demultiplexer, je nach Beschaltung. Der jeweiligen Adresse wird entweder ein Signal am COM (Multiplexer), oder ein Kanal Y0 – Y7 (Demultiplexer) zugeordnet.

Am einfachsten lässt sich die Funktionsweise mit einem Bauteil, dass einen Eingang und n-Ausgänge hat, erklären. Der gewünschte Ausgang wird per Drehschalter ausgewählt. Das Eingangssignal wird zum gewählten Ausgang durchgeleitet. Natürlich funktioniert dies auch umgekehrt mit n-Eingangsleitungen und einer Ausgangsleitung – hier wird die gewünschte Eingangsleitung ausgewählt, welche zum Ausgang durchgeleitet werden soll. Der Vorteil liegt darin, dass neben der Datenleitung nur wenige Adressleitungen zur Selektion gebraucht werden. Für acht Eingangs- oder Ausgangsleitungen sind drei Adressleitungen nötigt  (2³ = 8).
Bei einem zyklischen Durchlauf können mit einem Multiplexer parallele Datenströme in serielle gewandelt werden. Diese werden somit über eine einzige Datenverbindung wie Glasfaser oder  Telefonleitung übertragen und in Verbindung mit einem Demultiplexer wieder in parallele Daten gewandelt werden.
Die Daten vom 74HC4051 sind aus dem Datenblatt zu entnehmen.