IP 互联网层，包含了网络层的地址，展开此层，可以看到数据包的源 IP 、目的 IP 地址。它的功能主要包含 3 个方面：
第一、处理来自传输层的分组发送请求。将分组装入 IP 数据报，填充报头，选择去往目的节点的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。
第二、处理输入数据报。首先检查数据报的合法性，然后进行路由选择，假如该数据报已到达目的节点（本机），则去掉报头，将IP报文的数据部分交给相应的传输层协议；假如该数据报尚未到达目的节点，则转发该数据报。
第三、处理 ICMP （internet message protocol，网际控制信息协议）报文，即处理网络的路由选择、流量控制和拥塞控制等问题。TCP/IP 网络模型的互联网层在功能上非常类似于 OSI 参考模型中的网络层。