Los Circuitos Secuenciales son aquellos que tienen la noción de un estado interno . Esta noción de estado interno es necesaria porque en los circuitos secuenciales, la salida del circuito es función tanto de la entrada presente como de las entradas pasadas. El estado interno de un circuito secuencial no es más que el reflejo de las entradas pasadas al circuito. Ahora el Estado Interno de un Circuito Secuencial está representado por un número de Variables de Estado . Cada variable de estado puede estar en 1 de 2 estados posibles. Esto se debe a que las variables de estado se implementan físicamente con la ayuda de Flip-Flops, y cada Flip-Flop solo puede representar 2 estados posibles. Por lo tanto, si tenemos Flip-Flops ‘N’, podemos representar un máximo de 2 N estados.
Max. No. of States with 'N' Flip-Flops =
Esto significa que un circuito secuencial que tiene ‘N’ Flip-Flops puede estar en la mayoría 
de los estados internos. Ahora vamos a ilustrar la diferencia entre los circuitos secuenciales síncronos y asíncronos con el ejemplo de un contador ascendente binario de 2 bits síncrono y asíncrono usando T-Flip-Flops. 
Figura – Contador UP asíncrono binario de 2 bits 
Figura – Contador UP síncrono binario de 2 bits
En los dos circuitos anteriores 
están las variables de estado que indican el estado internode cada uno de los circuitos anteriores. Dado que hay 2 variables de estado, los circuitos secuenciales anteriores pueden estar en 4 estados posibles, y la función de un contador es recorrer estos 4 estados en un orden particular. Ahora, la diferencia entre los circuitos síncronos y asíncronos está en cómo el circuito pasa de un estado interno al siguiente estado interno. En un circuito secuencial síncrono, todas las variables de estado que representan el estado interno del circuito cambian su estado simultáneamente con una señal de reloj de entrada dada para alcanzar el siguiente estado. Por otro lado, en el caso de un circuito asíncrono, es posible que todas las variables de estado no cambien de estado simultáneamente para alcanzar el siguiente estado interno estable. En otras palabras, las variables de estado no están sincronizadas con ninguna señal de reloj universal. Comparaciones –
| Circuito síncrono | Circuito Asíncrono |
|---|---|
| Todos los cambios de variables de estado se sincronizan con una señal de reloj universal. | Las variables de estado no están sincronizadas para cambiar simultáneamente y pueden cambiar en cualquier momento independientemente unas de otras para lograr el siguiente estado interno estable |
| Dado que todos los cambios de estado interno están bajo el control estricto de una fuente de reloj maestro, son menos propensos a fallar o a una condición de carrera y, por lo tanto, son más confiables. | Dado que no existe tal fuente de reloj universal, el estado interno cambia tan pronto como cambia cualquiera de las entradas y, por lo tanto, son más propensos a una condición de carrera. |
| Los tiempos de los cambios de estado interno están bajo nuestro control. | Los cambios en el estado interno de un circuito asíncrono no están bajo nuestro control. |