VoIP-signaleringsprotocollen werken in de applicatielaag van het OSI-model. Dit komt omdat deze protocollen verantwoordelijk zijn voor het tot stand brengen, onderhouden en beëindigen van VoIP-gesprekken. Ze worden ook gebruikt om te onderhandelen over de Quality of Service (QoS) voor de oproep, zoals de jitterbuffer en het pakketverliespercentage.