Протоколами данного уровня устанавливаются физические характеристики передачи данных, такие, как полоса пропускания, помехозащищенность и т.п., определяются характеристики электрических сигналов, например, требования к уровням напряжения или тока передаваемого сигнала, скорости передачи сигналов; стандартизируются типы разъемов и назначение каждого контакта.
Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Base-T технологии Ethernet, которая определяет в качестве используемого кабеля неэкранированную витую пару категории 3 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, манчестерский код для представления данных на кабеле, и другие характеристики среды и электрических сигналов. С точки зрения физического уровня, данные - это любая последовательность электрических сигналов, каждый из которых представляет 1 бит.