Der FlexRay Controller entlastet den Host bei sämtlichen Kommunikationsfunktionen. Mit dem Host ist der FlexRay Controller über das sog. CHI (Controller Host Interface) verbunden. In der CHI untergebracht sind frei konfigurierbare Puffer für Sende- und Empfangsbotschaften. Puffer für Empfangsbotschaften sind zusätzlich mit Akzeptanzfilter ausgestattet. In der CHI sind auch Status- und Steuerregister untergebracht.

Den Kern des FlexRay Controllers stellt die Protocol Engine dar. Sie setzt sich aus mehreren Kommunikationskomponenten zusammen. So sorgt die Komponente Media Access Control (MAC) für den Buszugriff. Die Komponente Coding übernimmt das Codieren der vom MAC erhaltenen Bytes. Die Komponente Decoding übernimmt das Decodieren des vom FlexRay Transceiver erhaltenen logischen Bitstroms.

Die Komponente Frame & Symbol Processing (FSP) überprüft die Einhaltung des dem FlexRay Cluster zugrunde gelegten Kommunikationszyklus genauso wie die Empfangsbotschaften auf Übertragungsfehler. Für die Synchronisierung des FlexRay Knotens sorgt die Komponente Clock Synchronization Process. Die Komponente Wake Up & Start Up kümmert sich um den Wake Up und Start Up.

Ein FlexRay Controller kann in Abhängigkeit des Kommunikationsfortschrittes acht unterschiedliche Zustände einnehmen. Jeder Controllerzustand ist durch bestimmte kommunikationsspezifische Tätigkeiten gekennzeichnet, bei denen ganz bestimmte Kommunikationskomponenten aktiv sind. Für die Controllerzustandsübergänge ist die Kommunikationskomponente Protocol Operation Control (POC) verantwortlich.