Физикалық деңгей (Physical layer) Бірінші физикалық деңгей (Physical) OSI үлгісінің ең төменгі деңгейі. Бұл деңгей құрылымдық емес деректерді, биттердің ағындарын физикалық орта арқылы (мысалы, желілік кабель) жібереді. Мұнда интерфейспен кабель арқылы электрлік, оптикалық, механикалық және функционалдық байланыс орнатылады. Физикалық деңгей өзінен жоғары жатқан барлық деңгейлерден түсетін деректерді тасымалдайтын сигналдарды қүрады. Бұл деңгейде желілік кабель мен желілік адаптер тақшасының қосылу тәсілі және де желілік кабель арқылы деректерді жіберу тәсілі анықталады. Физикалық деңгей бір компьютерден екіншісіне биттерді (0-дер мен 1-лерді) жіберуге арналған. Биттердің мазмұнының бұл деңгейге қатысы жоқ. Бұл деңгей деректерді кодтауға, биттерді синхронизациялауға жауап береді. Физикалық деңгей желілік кабель арқылы жіберілетін әрбір биттің ұзақтығын және оның сәйкес электрлік немесе оптикалық импульсқа көшірілуін орнатады. Бұл деңгейде сонымен қатар разъемдердің типтері анықталып, әрбір қосылыс тағайындалады.
Арналық деңгей (Data Link layer) Физикалық деңгейде тек биттер тасымалданады. Байланыс арналары бірнеше өзара әрекеттесетін компьютерлермен бөлініп пайдаланылатын кейбір желілерде физикалық беріліс ортасы бос болмауы мүмкін екендігі есепке алынбай қалады. Сондықтан да арналық деңгейдіңмақсаттарының бірі ортаның бостығын анықтау болып табылады. Ол үшін арналық деңгейде биттер кадрлар деп аталатын топтарға біріктіріледі. Арналық деңгей кадрларды (frames) желілік деңгейден физикалық деңгейге жібереді. Кадрлар деректерді орналастыруға арналган логикалық ұйымдасқан қүрылым. Жіберуші компьютердің арналық деңгейі физикалық деңгейден түскен биттердің ағымын деректердің кадрларына біріктіреді. Арналық деңгей (Data Link) физикалық деңгейдің көмегімен кадрлардың дәл жеткізілуін қамтамасыз етеді. Бұл желілік деңгейге деректерді жіберуді желілік бірігу арқылы қатесіз оқуға мүмкүндік жасайды. Көбінесе, арналық деңгей кадрларды жіберген кезде қабылдаушы жағынан оның алынғанын растауды күтеді. Қабылдаушының арналық деңгейі мүмкін қателерді тексереді. Жіберу барысында бұзылған немесе оларды қабылдағаны жайлы хабарлама түспеген кадрлар қайта жіберіледі. Дегенмен, кез-келген топологиялы және технологиялы желілерде хабарламаларды сапалы тасымалдау үшін арналық деңгейдің функциясы жеткіліксіз, сондықтан да QSI үлгісінде бұл тапсырма келесі екі — желілік және транспорттық деңгейлерге жүктеледі.
Желілік деңгей (Network layer) Үшінші желілік деңгей хабарламаларды адрестеуге және логикалық адрестер мен атауларды физикалық адрестерге алмастырумен айналысады. Нақты желілік шарттарға, қызметтер үстемділігіне және басқа факторларға байланысты жіберуші мен қабылдаушы компьютерлер арасындағы бағыт анықталады. Пакеттерді коммутациялау, бағыттау және шектеу сияқты желілік трафикке байланысты туатын проблемалар да осы деңгейде шешіледі. Егер бағыттауыштыңжелілік адаптерідеректердің үлкен бөліктерін жібере алмаса, желілік деңгейде ол бөліктер бөлшектенеді. Ал қабылдаушы компьютердің желілік деңгейі оларды жинап, алғашқы қалпына келтіреді. Желілік деңгеңдегі хабарламалар пакеттер (packets) деп аталады.