Warstwa fizyczna modelu OSI umożliwia transport bitów przez medium sieciowe, które tworzą ramkę warstwy łącza danych. Warstwa ta przyjmuje kompletną ramkę z warstwy łącza danych, a następnie koduje ją na serię sygnałów, które są przesyłane przez lokalne medium. Zakodowane bity składające się na ramkę są odbierane przez urządzenie końcowe lub urządzenie pośredniczące.
Proces przechodzenia danych od węzła źródłowego do węzła docelowego jest następujący:
- Dane użytkownika są dzielone na segmenty przez warstwę transportową, następnie są umieszczane w pakietach przez warstwę sieciową, a potem są opakowywane jako ramki przez warstwę łącza danych.
- Warstwa fizyczna koduje ramki i tworzy sygnały elektryczne, optyczne albo fale radiowe, które reprezentują bity w każdej ramce.
- Sygnały te są następnie przesyłane po kolei przez medium transmisyjne.
- Docelowy węzeł warstwy fizycznej odbiera te pojedyncze sygnały z medium transmisyjnego, odtwarza z nich bitową reprezentację, jako kompletną ramkę warstwy łącza danych.