La couche application dans le modèle TCP/IP englobe comme dit dans le chapitre précédent les couches suivantes du modèle OSI :

• Application
• Présentation
• Session

Cette couche contient les différents protocoles de niveau applicatif (dit protocoles de haut niveau), comme par exemple Telnet, TFTP (Trivial File Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), HTTP (HyperText Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol)...

Ce qui est important dans cette couche, c’est l'usage des différents protocoles inférieurs avec lesquels elle s'interface :

Par exemple, TFTP (surtout utilisé sur réseaux locaux) ou NFSv3 (Network File System) utiliseront UDP plutôt que TCP.