同步时序电路的逻辑功能通常采用逻辑函数表达式、状态表、状态图描述，必要时还可以通过时间图描述。其中，状态表和状态图是同步时序逻辑电路分析和设计的重要工具。
1．逻辑函数表达式
要完整地描述同步时序电路的结构和功能，须用三组逻辑函数表达式。
(1) 输出函数表达式
输出函数表达式是反映电路输出与输入和状态之间关系的表达式。
(2) 激励函数表达式
激励函数又称为控制函数，它反映了存储电路的输入（组合电路内部输出）与电路输入和状态之间的关系。
(3) 次态函数表达式
次态函数用来反映同步时序电路的次态与激励函数和电路现态之间的关系，它与触发器类型相关。
任何一个同步时序电路，一旦上述3组函数被确定，则其逻辑功能便被唯一确定。
2．状态表
状态表是一张反映同步时序电路输出、次态和电路输入、现态之间关系的表格。对于同步时序电路的两种模型，其状态表的格式略有区别。
Mealy型同步时序电路状态表的上方从左到右列出一位输入的全部组合，表格左边从上到下列出电路的全部状态，表格的中间列出对应不同输入组合和不同现态下的次态、输出。
考虑到Moore型电路的输出仅与电路的现态相关，为了清晰起见，Moore型电路状态表的格式将输出单独作为一列，其值完全由现态确定。而次态依然和Mealy型电路状态表中一样，由输入的取值组合和现态共同确定。
3．状态图
状态图是一种反映同步时序电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的有向图。图中用圆圈表示电路的状态，连接圆圈的有向线段表示状态的转移关系，箭头的起点表示现态，终点表示次态。
Mealy型电路状态图在有向箭头的旁边标出发生转移的输入条件以及在该输入和现态下的输出。Moore型电路状态图除了把电路输出标在圆圈内的状态右下方之外，其他和Mealy型电路相同。当某一箭头起止于同一状态时，表明在指定输入下状态保持不变。
4．时间图
时间图是用波形图的形式来表示输入信号、输出信号和电路状态等的取值在各时刻的对应关系，通常又称为工作波形图。