Warstwa ta odpowiada za segmentacje danychz warstwy wyższej oraz składanie ich w tzw.strumień. Warstwa transportowa dzieli długie wiadomości na bloki. Ma za zadanie przesłanie ich w odpowiedniej kolejności, bez zagubień ani duplikowania. Po dotarciu bloków do celu, odpowiada za ponowne ich złożenie w wiadomość wychodzącą.
Kolejnym zadaniem warstwy transportowej jest bezbłędne przekazywanie danych między połączonymi systemami. Warstwa rozpoznaje i poprawia błędy, stąd zapewnia niezawodność przesyłania danych i parametry jakości transmisji QOS – Quality of Service.
Jej zadaniem jest także zwielokrotnienie wielu połączeń transportowych w jednym połączeniu sieciowym. Może tego dokonać poprzez dopisanie nagłówka, który wskazuje, które pakiety należą do którego połączenia.
Warstwa transportowa jest najniższą warstwą, która zajmuje się bezpośrednią komunikacją między adresatem i nadawcą, ignoruje obecność pośrednich węzłów biorących udział w przekazywaniu danych.
Protokołami, które pracują w warstwie transportowej są: TCP (Transmission Control Protocol) - gwarantujący odebranie danych dokładnie w takiej samej postaci, w jakiej zostały wysłane oraz UDP (User Datagram Protocol) - który nie zapewnia całkowitej pewności przesyłania danych.
