* Logische adressering: Het toewijzen van logische adressen (IP-adressen) aan elke host en netwerk op internet. Hierdoor kunnen pakketten worden gerouteerd, ongeacht de fysieke netwerktopologie.

* Pakketwisseling: Gegevens opsplitsen in kleinere pakketten, elk met een eigen header met bron- en bestemmingsadressen. Dit maakt een efficiënte overdracht en verwerking van gegevens via netwerken mogelijk.

* Routing: Het bepalen van het beste pad voor een pakket om van de bron naar de bestemming te reizen. Hierbij worden routeringsprotocollen gebruikt om routeringsinformatie tussen routers uit te wisselen.

* Fragmentatie en hermontage: Het opsplitsen van grote pakketten in kleinere fragmenten voor verzending via verbindingen met kleinere Maximum Transmission Unit (MTU)-groottes, en het opnieuw samenstellen ervan op de bestemming.

* Verbindingsloze service: De netwerklaag biedt doorgaans een verbindingsloze service, wat betekent dat er geen speciale verbinding tot stand wordt gebracht voordat gegevens worden verzonden. Elk pakket wordt afzonderlijk behandeld. (Hoewel sommige protocollen binnen de netwerklaag verbindingsgerichte functies kunnen bieden, blijft de kernfunctie verbindingsloos).

* Foutdetectie: Hoewel het niet de primaire foutcorrectie* is, gebruikt de netwerklaag controlesommen om fouten in verzonden pakketten te detecteren. Als er fouten worden gedetecteerd, wordt het pakket doorgaans weggegooid. Foutcorrectie wordt afgehandeld op lagere lagen (bijvoorbeeld de datalinklaag).

In wezen zorgt de netwerklaag voor de complexiteit van het verplaatsen van gegevens over diverse en potentieel uitgestrekte netwerken, en zorgt ervoor dat pakketten hun bestemming bereiken ondanks de onderliggende fysieke infrastructuur. Het fungeert als tussenpersoon tussen de transportlaag (die de end-to-end-communicatie afhandelt) en de datalinklaag (die de communicatie over een enkel netwerksegment afhandelt).