Zriaďuje kompletnú cestu a dohliada na to, aby cestou od zdroja do cieľa prešli všetky správy, aj v prípade, že táto cesta je zostavená z odlišných vetiev prechádzajúcich niekoľkými uzlami. Musí zaistiť potrebné smerovanie (voľbu vhodnej trasy) prenášaných blokov údajov, označovaných ako pakety, zaistiť postupné odovzdávanie jednotlivých paketov po tejto trase od pôvodného odosielateľa až ku koncovému príjemcovi. Sieťová vrstva si teda musí „uvedomovať“ konkrétnu topológiu siete (t.j. spôsob vzájomného priameho prepojenia jednotlivých uzlov).

 
Alternatívny text
Obr.3 Príklad prepojenia uzlov, medzi ktorými nemusí byť priame spojenie

 V príklade na Obr.3 neexistuje medzi všetkými uzlami priame spojenie. Napríklad pri prenose údajov z uzla „A“ do uzla „D“ je nutné prenášať údaje cez niekoľko ďalších uzlov (cesta 1: „A“ → „E“ → „G“ → „D“, resp. cesta 2: „A“ → „E“ → „F“ → „G“ → „D“). Úlohou sieťovej vrstvy je nájsť vhodnú cestu prenosu údajov (cesta 1, resp. cesta 2) a zabezpečiť prenos údajov na zvolenej ceste.