AVR memiliki dua mode pemrograman: Parallel Programming Mode (Parallel Mode) dan Serial Downloading Mode (ISP mode).
Pada Parallel Mode, divais yang akan diprogram ditempatkan pada soket pemrograman dan diperlukan tegangan 12V pada pin RESET. Komunikasi antara programmer dan divais dilakukan dengan perintah pemrograman secara paralel. Kecepatan pemrograman dua kali lebih cepat dibanding ISP Mode. Cara pemrograman ini biasanya digunakan dalam pre-program dan/atau ISP Mode tidak dapat digunakan karena faktor disain. Kebanyakan programmer, kecuali STK500, kelihatannya tidak mendukung mode ini.
Pada ISP Mode, divais berkomunikasi melalui interface SPI untuk memprogram dan mem-verifikasi. Mode ini hanya memerlukan tiga jalur sinyal tanpa tegangan pemrograman 12 Volt, sehingga dapat langsung memprogram sistem target – ISP (In-System Programming). Hanya saja, ISP Mode tidak dapat merubah fuse bit pada beberapa divais, dan beberapa divais tidak memiliki fitur ISP. Divais seperti ini harus diprogram secara paralel.
Ketika menggunakan AVR dengan ISP Mode, target board harus dirancang dengan mempertimbangkan fungsi ISP, yang menggunakan pin ISP : RESET, SCK, MISO dan MOSI. Pin ISP dapat berbagi antara fungsi I/O dan ISP dengan memuaskan. Ketika menggunakan pin I/O yang memiliki fungsi ISP, harap diperhatikan hal-hal berikut:
a. Sisipkan sebuah resistor antara pin RESET dan rangkaian reset untuk menghindari interferensi dari rangkaian reset.
b. Pastikan bahwa aksi ISP tidak menimbulkan efek pada fungsi lain.
c. Jangan men-drive dari rangkaian luar saat operasi ISP berlangsung, atau bila dikehendaki demikian, perlu disisipkan sebuah resistor.
d. Jangan menghubungkan dengan beban berat karena akan mempengaruhi fungsi ISP.