Warstwa sesji jest odpowiedzialna za określenie trasy transmisji między nadawcą, a odbiorcą. Warstwa ta nie ma żadnych wbudowanych mechanizmów korekcji błdów i w związku z tym musi polega na wiarygodnej transmisji końcowej warstwy łcza danych. Warstwa sieci używana jest do komunikowania się z komputerami znajdującymi się poza lokalnym segmentem sieci LAN (np. przez sie rozleg WAN). Ramki przychodzące z warstwy drugiej otrzymują unikalny adres w całej sieci, dzięki czemu mogą zostać dostarczone do odległych systemów.
Warstwa ta przetwarza informacje w porcjach zwanych pakietami. Ponadto odpowiedzialna jest za trasowanie (routing) pakietów w sieci, czyli wyznaczenie optymalnej trasy dla połczenia. W tej warstwie działa protokół IP wykorzystywany przez największą sie WAN - Internet. W warstwie sieciowej działają routery i zarządzalne przełczniki.