他の多くのGUIツールキットと同じく、GTK+はイベント駆動のプログラミングモデルを採用しています。プログラムのユーザが何もしていない時には、メインループ（ユーザの操作を待つための無限ループ）が繰り返され、GTK+はただ待機しているだけですが、ひとたびユーザによって何らかの操作が行われると、GTK+にイベント（event）が送られます。このイベントを待つという状態は、HSPのstop命令を実行した時と同じようなものです。
イベントはそれが起こったウィジェットに伝えられ、ウィジェットはイベントの種類に応じて1つ以上のシグナル（signal）を発生させます。プログラムはシグナルによって「何かが起こった」ことを知ることができ、そのシグナルに関連付けられた（connectされた）関数があればそれを実行します。この関数のことをコールバック（callback）関数といいます。
この「コールバック関数」という名前は、C言語（や同じ機能が使えるその他の言語）の言語機能に着目した場合の呼び方です。GTK+を利用したプログラム内での役割に着目した場合は、シグナルハンドラ（signal handler）と呼ばれます。
コールバック関数では、通常シグナルの種類（＝プログラムで何が起こったか）に応じた処理を行います。例えば、フォントを選択するためのボタン（GtkButton）が押された（clicked）のであれば、フォント選択ダイアログ（GtkFontChooserDialog）を表示して、そこでユーザが入力した内容で何らかのフォント設定を更新する、などといったことです。必要な処理を行った後、コールバック関数がreturnされると、再びメインループに戻り、GTK+は待機状態になります。