В качестве функций прикладного уровня модель OSI определяет предоставление разнообразных услуг пользовательским приложениям — таких, как доступ к общим сетевым ресурсам (файлам, принтерам или веб-страницам) или распределенным сетевым сервисам (электронной почте, службам передачи сообщений, базам данных). Как правило, услуги прикладного уровня включают идентификацию и аутентификацию участников сетевого взаимодействия, проверку их доступности и полномочий, определение требований к защищенности сеанса обмена и т. д.
Для запросов к прикладному уровню используются системные вызовы операционной системы, образующие прикладной программный интерфейс. Операционная система выполняет процедуры доступа к услугам прикладного уровня прозрачным для приложений образом, экранируя их от всех деталей устройства транспортной подсистемы сети, а также работы сеансового и представительского уровней.