El Estándar
a arquitectura del protocolo Z39.50 es Cliente Servidor. Entre un cliente Z39.50 y un servidor Z39.50 se establece una sesión:

La Biblioteca del Congreso de Estados Unidos es la agencia oficial de mantenimiento del Estándar.
El usuario extremo, mediante su interfaz, puede hacer búsquedas a una base de datos remota. Desde la perspectiva del usuario, existe una sesión entre su interfaz y la base de datos remota. Para que esto sea posible, el cliente Z39.50 y el servidor Z39.50 deben mantener una sesión a través de la cual fluye la información en el lenguaje del protocolo Z39.50.
El Sistema Bibliotecario recibe la búsqueda del servidor Z39.50 e interactúa con su base de datos para recuperar los registros que satisfacen la búsqueda; envía estos registros al servidor Z39.50, el cual vuelve a utilizar la sesión establecida con el cliente Z39.50 para enviarle los registros.
El protocolo Z39.50 sólo define las interacciones entre un cliente Z y un servidor Z. Una extensión natural de las aplicaciones que usen este protocolo es el manejo de múltiples sesiones entre un cliente Z y varios servidores Z, o que éstos atiendan a múltiples clientes Z concurrentemente. Este es uno de los aspectos más importantes del uso de Z39.50.
Visto del lado del cliente, una aplicación que aproveche las capacidades del protocolo Z39.50, debería ofrecer la habilidad de buscar en múltiples bases de datos usando siempre una misma interfaz de búsqueda. En otras palabras, brindaría la ilusión de un repositorio de información centralizado pero que realmente está distribuido. Del lado del servidor Z, la aplicación debería ser un proveedor de la información almacenada en varias bases de datos y atender concurrentemente a varios clientes Z. A continuación se presenta el uso del protocolo en un ambiente bibliotecario:
