Este es el modelo de referencia para la descripción de las arquitecturas de redes (conjunto de capas y protocolos de red), aunque raramente se ha implementado por completo. Su objetivo es conseguir que un conjunto heterogéneo de equipos autónomos (no jerárquico -master/slave-) comunicados por medios de baja calidad también heterogéneos, aparezca ante el usuario como un medio homogéneo y fiable.
Antes de ISO OSI cada arquitectura de red dependía del fabricante y de protocolos propietarios (SNA, Appletalk, NetWare, DECnet...). ISO e ITU-T colaboraron a partir de finales de los 70 para estandarizar un modelo de referencia para redes que se aprobó en 1984 (ISO 7498:1984). Aunque OSI sigue siendo el modelo teórico de referencia, en 1996 se renunció definitivamente a su implementación práctica debido a que, mientras se desarrollaban los trabajos de diseño y estandarización de OSI, la pila TCP/IP se había ya convertido en el estándar de hecho en los niveles 3 y 4, mientras que en las capas 1 y 2 Ethernet y Token Ring asumían el mismo rol en las redes de área local.
Cada nivel es independiente de los demás y se comunica únicamente con los niveles inmediatamente superior y/o inferior por medio de interfaces. Así cada nivel aporta una cabecera, de forma que los datos realmente comunicados entre aplicaciones (N7) son solo una parte de los transmitidos físicamente (N1). Esto causa sobrecarga (overhead) pero aporta gran flexibilidad al sistema.
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