Assim como o modelo de referência OSI da ISO, o modelo de referência adotado pelo TCP/IP também classifica os protocolos em 7 camadas.

Os protocolos definidos pelas camadas de transporte e rede da arquitetura TCP/IP são usualmente codificados no sistema operacional, e oferecem serviços que simplificam o desenvolvimento de aplicações que necessitam se comunicar em rede.

A camada de aplicação da arquitetura TCP/IP define protocolos que suportam aplicações específicas como HTTP, FTP e Telnet. Esses protocolos são codificados por sistemas operacionais como Linux e Windows, para simplificar o desenvolvimento de aplicações que usem esses protocolos.

O modelo de referência usado pelo TCP não inclui as camadas de apresentação e sessão. Isso significa que os protocolos de aplicação suportados pelo TCP/IP não podem oferecer os serviços dessas camadas aos usuários.

Protocolos que são classificados na mesma camada, como o TCP e o IP, oferecem funções complementares, e podem ser usados simultaneamente para definir os cabeçalhos de um mesmo pacote. Já protocolos que são classificados em camadas diferentes, como o TCP e UDP, oferecem funções similares, e nunca são usados simultaneamente para definir o cabeçalho de um mesmo pacote.