Omrežna plast modela OSI skrbi za usmerjanje podatkov po omrežju od izvorne do naslovljene postaje. Algoritmi za usmerjanje paketov z upoštevanjem različnih kriterijev poskrbijo za izbiro optimalne poti med izvorno napravo in naslovljeno napravo.

Na tej plasti so definirani protokoli za usmerjanje. Primeri teh protokolov so: Inernet protokol (IP), AppleTalk, DECnet, IPX, Banyan VINES in Xerox Network System (XNS).

Protokoli, ki so jih razvili različni proizvajalci, so bili v uporabi v letih 1980 do 1990. Zaradi izjemnega porasta globalnega omrežja Internet je morala večina strojne in programske opreme podpirati protokol IP, kar je vplivalo na upad uporabe ostalih protokolov. Danes je protokol IP najbolj množično uporabljan protokol.

V času zadnjem času predstavlja internetni protokol IPv4, skupaj s protokolom TCP »srce« globalnega omrežja internet. Vsaka naprava, ki komunicira v Internetnem omrežju ima naslov IP. Zaradi velikega porasta množične uporabe internetnega omrežja, se postavlja vprašanje, kako zagotoviti zadostno število naslovov IP. V ta namen se uporablja protokol NAT (Network Address Translation) in zasebni naslovi IP (ang. private address). Prav tako se lahko za zagotovitev večjega števila naslovov IP uporablja protokol IPv6.