物理层是OSI的第一层，它虽然处于最底层，是整个开放系统的基础。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输介质及其连接，为数据传输提供可靠的环境。典型的协议有RS 232C、RS 449/422/423、V.24和X.21、X.21bis等。物理层提供用于建立、保持和断开物理连接的机械的、电气的、功能的和过程的条件。简而言之，物理层提供有关同步和全双工比特流在物理媒体上的传输手段，物理层的媒体和连接器包括光纤、电缆、无线信道、T型接头、插头、接收器、发送器、中继器等。
物理层的主要功能是：①为数据端设备提供传送数据的通路。一次完整的数据传输，包括激活物理连接。激活物理连接指不管有多少物理媒体参与，都要在通信的两个数据终端设备间连接起来，形成一条通路。②传输数据。物理层要形成适合适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的宽带（宽带是指每秒钟内能通过的比特（Bit）数），以减少信道上的拥塞。传输数据的方式能满足点到点，一点到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输的需要。
