مدل مرجع OSI و مدل مرجع  TCP/IPنقاط مشترک زیادی دارند. هر دوی آن­ها مبتنی بر مجموعه­ای از پروتکل­های مستقل هستند و عملکرد لایه­ها نیز تا حدی شبیه یکدیگر است. مدل OSI ثابت کرده که بهترین ابزار برای توصیف شبکه­های کامپیوتری است، اماTCP/IP  در مقیاس وسیعی مورد استفاده قرار می­گیرد. این دو مدل تفاوت­هایی با هم دارند که در زیر به برخی از آنهااشاره می کنیم.

قبل از ایجاد مدل OSI پروتکل­های آن طراحی و ابداع شد، در نتیجه این مدل وابستگی و تعامل خاصی با هیچ مجموعه پروتکلی ندارد اما در TCP/IP مسئله بر عکس بود و این خود باعث شده که مدل TCP/IP تنها برای شبکه­های تحت خود مناسب باشد.

مدل OSI دارای هفت لایه است اما مدل TCP/IP چهار لایه دارد و از لایه presentation و لایه session در آن خبری نیست (شکل 5). شاید بزرگترین دستاورد مدل OSI روشن ساختن مفاهیم فوق و تفکیک آنها باشد. هر لایه سرویس­هایی در اختیار لایه­های بالاتر از خود قرار می­دهد. تعریف این سرویس­ها فقط می­گوید که یک لایه چه کارایی انجام می­دهد و هیچ حرفی در مورد نحوه انجام آن­ها و چگونگی استفاده از سرویس­ها نمی­زند.

تعریف چگونگی دسترسی به سرویس­های یک لایه بر عهده واسط است. واسط پارامترهای ورودی لازم و نتیجه­ موردنظر را تعیین می­کند. حتی واسط هم نمی­گوید که یک لایه کار خود را چگونه انجام می­دهد. کاری را که یک لایه انجام می­دهد را پروتکل­های آن لایه تعریف می­کند. یک لایه مادامی که کار خود را درست انجام دهد، می­تواند از هر پروتکلی استفاده کند. تغییر پروتکل­های یک لایه هیچ تأثیری روی ارتباط آن با لایه­های بالاتر نخواهد گذاشت.

ایده های فوق بسیار شبیه به مفاهیم مدرن برنامه­نویسی شی گرا هستند. هر شی، مانند یک لایه، متدهایی دارد که اشیا دیگر از آن استفاده می­کنند. نحوه استفاده از این متدها در واقع همان سرویس­هایی است که این شی در اختیار دیگران می­گذارد. ورودی­ها و خروجی­های شی، واسط آن با دنیای خارج هستند. کد اجرایی شی نیز شبیه همان پروتکل است که نحوه عملکرد آن از دید دیگران مخفی است.

همانطور که گفته شد، مدل OSI قبل از اختراع پروتکل­های آن طراحی و ابداع شد، این بدان معناست که مدل OSI وابستگی و تمایل خاصی به هیچ مجموعه پروتکلی ندارد، این مشخصه یک نقطه ضعف نیز دارد و آن این است که طراحان تجربه چندانی در زمینه موضوع کار ندارند و واقعاً نمی­دانند کدام عملکرد را باید در کدام لایه قرار دهند. برای مثال، لایه پیوند داده در ابتدا فقط برای شبکه­های نقطه­ به نقطه یا point to point طراحی شده بود و وقتی شبکه­های بزرگتر طراحی شدند، مجبور شدند یک زیر لایه به آن اضافه کنند. در مورد TCP/IP وضع برعکس بود و اول پروتکل­ها اختراع و توسعه داده شدند و سپس مدلی برای توصیف آن­ها ساخته شد.

تفاوت دیگر در زمینه اتصال گرا (Connection-Oriented) و غیر اتصال گرا (Connection-Less) می­باشد. مدل OSI  از هر دو نوع ارتباط اتصال گرا و غیر اتصال گرا در لایه شبکه پشتیبانی می­کند ولی در لایه انتقال فقط از سرویس اتصال گرا پشتیبانی می­کند (چون این سرویس در معرض دید کاربران است). مدل TCP/IP در لایه شبکه فقط سرویس غیر اتصال­گرا دارد ولی در لایه انتقال از هر دو نوع ارتباط پشتیبانی می­کند و دست کاربر را برای انتخاب باز می­گذارد که به ویژه برای پروتکل­های ساده درخواست و پاسخ request-response بسیار مهم ا ست. مدلی که برای تشریح عملکرد پروتکل اترنت مناسب می­باشد و بیشتر مورداستفاده قرار می­گیرد، مدل TCP/IP است.