Chức năng chính của lớp liên kết dữ liệu là đảm bảo dữ liệu được nhận bởi đúng thiết bị trong mạng sử dụng địa chỉ phần cứng, được gọi là địa chỉ MAC, sau đó chuyển đổi dữ liệu đó thành các bit để lớp vật lý truyền. Nó cũng quản lý thông báo lỗi, kiểm soát luồng và cấu trúc liên kết mạng.
Lớp mô hình tham chiếu OSI này cũng cung cấp truyền dữ liệu vật lý bằng cách định dạng thông báo thành các phần nhỏ, được gọi là khung dữ liệu và đóng gói các khung bằng dữ liệu bổ sung chứa địa chỉ phần cứng của thiết bị đích cùng với thông tin của thiết bị nguồn. Mỗi khi một gói dữ liệu được gửi giữa các thiết bị, lớp liên kết dữ liệu sẽ đóng khung nó với thông tin điều khiển, vì vậy các thiết bị như bộ định tuyến và cổng có thể chuyển tiếp dữ liệu đến đúng thiết bị một cách chính xác.
Bộ định tuyến và bộ chuyển mạch cũng hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu để giao tiếp và xác định duy nhất các thiết bị được kết nối với mạng cục bộ. Một mạng Ethernet điển hình sử dụng địa chỉ MAC để giao tiếp với các thiết bị. Nếu không có lớp liên kết dữ liệu với các gói dữ liệu khung, các chương trình phát dữ liệu trong miền dễ bị xung đột có thể dẫn đến tắc nghẽn lưu lượng mạng và truyền dữ liệu bị mất.
Lớp liên kết dữ liệu nằm dưới lớp hai trên thang tham chiếu OSI và nằm trong ba lớp trên cùng xác định cách các thiết bị và ứng dụng trong mạng giao tiếp với nhau và với người dùng.
