Este unul dintre cele mai complexe niveluri; asigură conectivitatea şi selecţia căilor de comunicaţie între două sisteme ce pot fi localizate în zone geografice diferite.

Nivelul Reţea adaugă antetul propriu transformând segmentele de la nivelul Transport în pachete. Acest antet conţine adresele logice ale interlocutorilor precum şi informaţii de control, rolul acestui nivel fiind adresarea între hosturi şi rutarea pachetelor (găseşte cea mai bună cale pe care informaţia trebuie să o parcurgă pentru a ajunge la destinaţie).

Protocoale: ARP (mapează adrese MAC cu IP), ICMP (folosit pentru anunţarea erorilor), IGP, IS-IS, IGRP, EIGRP, RIP (toate sunt protocoale de routare folosite pentru schimbarea tabelelor de routare între routere), IPX, IP.