โมเดล Open Systems Interconnection (OSI) กำหนดเฟรมเวิร์กเครือข่ายเพื่อใช้โปรโตคอลในชั้นต่างๆ โดยส่งการควบคุมจากชั้นหนึ่งไปยังอีกชั้นหนึ่ง ปัจจุบันใช้เป็นเครื่องมือการสอนเป็นหลัก โดยแบ่งแนวคิดสถาปัตยกรรมเครือข่ายคอมพิวเตอร์ออกเป็น 7 ชั้นตามขั้นตอนเชิงตรรกะ
ชั้นล่างจะจัดการกับสัญญาณไฟฟ้า ส่วนของข้อมูลไบนารี และการกำหนดเส้นทางของข้อมูลเหล่านี้ข้ามเครือข่าย ระดับที่สูงขึ้นครอบคลุมคำขอและการตอบสนองของเครือข่าย การแสดงข้อมูล และโปรโตคอลเครือข่าย ตามที่เห็นจากมุมมองของผู้ใช้
เดิมโมเดล OSI ถูกมองว่าเป็นสถาปัตยกรรมมาตรฐานสำหรับการสร้างระบบเครือข่าย และเทคโนโลยีเครือข่ายยอดนิยมมากมายในปัจจุบันสะท้อนให้เห็นถึงการออกแบบเลเยอร์ของ OSI
ชั้นกายภาพ
ที่เลเยอร์ 1 เลเยอร์ทางกายภาพของแบบจำลอง OSI มีหน้าที่ในการส่งบิตข้อมูลดิจิทัลขั้นสุดท้ายจากเลเยอร์ทางกายภาพของอุปกรณ์ส่ง (ต้นทาง) ผ่านสื่อการสื่อสารเครือข่ายไปยังเลเยอร์ทางกายภาพของอุปกรณ์รับ (ปลายทาง) 
ตัวอย่างของเทคโนโลยีเลเยอร์ 1 ได้แก่ สายเคเบิลอีเทอร์เน็ตและฮับ นอกจากนี้ ฮับและอุปกรณ์ทวนสัญญาณอื่นๆ ยังเป็นอุปกรณ์เครือข่ายมาตรฐานที่ทำงานที่ชั้นกายภาพ เช่นเดียวกับตัวเชื่อมต่อสายเคเบิล
ที่ชั้นกายภาพ ข้อมูลจะถูกส่งโดยใช้ประเภทของสัญญาณที่สื่อทางกายภาพรองรับ ได้แก่ แรงดันไฟฟ้า ความถี่วิทยุ หรือพัลส์ของแสงอินฟราเรดหรือแสงธรรมดา
Data Link Layer
เมื่อได้รับข้อมูลจากเลเยอร์กายภาพ เลเยอร์ Data Link จะตรวจสอบข้อผิดพลาดในการส่งข้อมูลทางกายภาพและบิตแพ็กเกจลงในเฟรมข้อมูล เลเยอร์ Data Link ยังจัดการรูปแบบการกำหนดที่อยู่จริง เช่น ที่อยู่ MAC สำหรับเครือข่ายอีเทอร์เน็ต การควบคุมการเข้าถึงอุปกรณ์เครือข่ายไปยังสื่อทางกายภาพ
เนื่องจากเลเยอร์ Data Link เป็นเลเยอร์ที่ซับซ้อนที่สุดในโมเดล OSI จึงมักถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน:Media Access Control เลเยอร์ย่อยและ การควบคุมลอจิคัลลิงก์ เลเยอร์ย่อย
เลเยอร์เครือข่าย
เลเยอร์เครือข่ายเพิ่มแนวคิดของการกำหนดเส้นทางเหนือเลเยอร์ Data Link เมื่อข้อมูลมาถึงเลเยอร์เครือข่าย ที่อยู่ต้นทางและปลายทางที่อยู่ภายในแต่ละเฟรมจะถูกตรวจสอบเพื่อตรวจสอบว่าข้อมูลไปถึงปลายทางสุดท้ายหรือไม่ หากข้อมูลถึงปลายทางสุดท้าย เลเยอร์ 3 จะจัดรูปแบบข้อมูลเป็นแพ็กเก็ตที่ส่งไปยังเลเยอร์การขนส่ง มิฉะนั้น เลเยอร์เครือข่ายจะอัปเดตที่อยู่ปลายทางและผลักเฟรมลงไปที่ชั้นล่าง
เพื่อรองรับการกำหนดเส้นทาง เลเยอร์เครือข่ายจะรักษาที่อยู่แบบลอจิคัล เช่น ที่อยู่ IP สำหรับอุปกรณ์ในเครือข่าย เลเยอร์เครือข่ายยังจัดการการแมประหว่างที่อยู่เชิงตรรกะและที่อยู่จริงเหล่านี้ ในเครือข่าย IPv4 การทำแผนที่นี้ทำได้โดยใช้ Address Resolution Protocol (ARP); IPv6 ใช้ Neighbor Discovery Protocol (NDP)
Transport Layer
Transport Layer ส่งข้อมูลผ่านการเชื่อมต่อเครือข่าย TCP (Transmission Control Protocol) และ UDP (User Datagram Protocol) เป็นตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดของโปรโตคอลเครือข่าย Transport Layer 4 โปรโตคอลการขนส่งที่แตกต่างกันอาจรองรับความสามารถเสริมต่างๆ รวมถึงการกู้คืนข้อผิดพลาด การควบคุมโฟลว์ และการสนับสนุนสำหรับการส่งสัญญาณซ้ำ
เลเยอร์เซสชัน
เลเยอร์เซสชันจัดการลำดับและการไหลของเหตุการณ์ที่เริ่มต้นและทำลายการเชื่อมต่อเครือข่าย ที่เลเยอร์ 5 สร้างขึ้นเพื่อรองรับการเชื่อมต่อหลายประเภทที่สามารถสร้างแบบไดนามิกและเรียกใช้ผ่านแต่ละเครือข่ายได้
ชั้นการนำเสนอ
เลเยอร์การนำเสนอมีฟังก์ชันที่ง่ายที่สุดในทุกส่วนของโมเดล OSI ที่เลเยอร์ 6 จะจัดการการประมวลผลทางไวยากรณ์ของข้อมูลข้อความ เช่น การแปลงรูปแบบและการเข้ารหัส/ถอดรหัสที่จำเป็นเพื่อรองรับชั้นแอปพลิเคชันที่อยู่ด้านบน
ชั้นแอปพลิเคชัน
เลเยอร์แอปพลิเคชันให้บริการเครือข่ายแก่แอปพลิเคชันของผู้ใช้ปลายทาง บริการเครือข่ายเป็นโปรโตคอลที่ทำงานกับข้อมูลของผู้ใช้ ตัวอย่างเช่น ในแอปพลิเคชันเว็บเบราว์เซอร์ โปรโตคอล HTTP ของชั้นแอปพลิเคชันจะจัดแพ็กเกจข้อมูลที่จำเป็นในการส่งและรับเนื้อหาหน้าเว็บ เลเยอร์ 7 นี้ให้ข้อมูลแก่ (และรับข้อมูลจาก) เลเยอร์การนำเสนอ
