Protocoalele care alcătuiesc suita TCP/IP pot fi descrie în termeni ai modelului de referință OSI. În modelul OSI, layer-ul de acces la rețea și layer-ul aplicație ale modelului TCP/IP sunt și ele împărțite pentru a descrie anumite funcții ce pot apărea la aceste layere.
La layer-ul de acces la rețea, suita de protocoale TCP/IP nu specifică ce protocoale să se folosească la transmiterea prin intermediul unui mediu fizic; se descrie doar transferul de la layer-ul internet la protocoalele rețelei fizice. Layer-ul 1 și 2 al modelului OSI se referă la procedurile necesare de acces ale mediului și la mijloacele fizice pentru a trimite date într-o rețea.
Așa cum se arată în figură, asemănările esențiale dintre cele două modele de rețea apar la Layer-ul 3 și 4 al modelului OSI. Layer-ul 3 al lui OSI, layer-ul de rețea, este folosit aproape universal pentru a descrie gama de procese ce pot apărea în toate rețelele de date pentru a adresa și ruta mesajele într-un internetwork. IP-ul este protocolul suitei TCP/IP care include funcționalitatea descrisă la Layer-ul 3 al lui OSI.
Layer-ul 4, layer-ul de transport al modelului OSI, descrie servicii generale și funcții care furnizează livrarea ordonată și de încredere ale datelor între sursă și destinație. Aceste funcții includ confirmarea, redresarea erorilor și secvențierea. La acest layer, protocoalele TCP/IP, TCP și UDP (User Datagram Protocol) furnizează funcționalitatea necesară.
Layer-ul aplicație al lui TCP/IP include un număr de protocoale care furnizează funcții specifice unei varietăți de aplicații cu utilizator final. Layerele 5,6 și 7 ale modelului OSI sunt utilizate ca referințe pentru dezvoltatorii și furnizorii de aplicații software pentru a produce produse care funcționează în rețele.