盡管在物聯網體系結構上尚未形成全球統一規范，但目前大多數文獻將物聯網體系結構分為三層，即感知層、網絡層和應用層。感知層主要完成信息的采集、轉換和收集，網絡層主要完成信息傳遞和處理，應用層主要完成數據的管理和數據的處理，并將這些數據與行業應用相結合。

　　物聯網三層體系結構-感知層

　　感知層猶如人的感知器官，物聯網依靠感知層識別物體和采集信息。感知層包括信息采集和通信子網兩個子層。以傳感器、二維碼、條形碼、RFID、智能裝置等作為數據采集設備，并將采集到的數據通過通信子網的通信模塊和延伸網絡與網絡層的網關交互信息。延伸網絡包括傳感網、無線個域網（WPAN）、家庭網、工業總線等。感知層的主要組成部件有傳感器和傳感器網關，包括多種發展成熟度且差異性很大的技術，如二維碼技術、RFID技術、溫/濕度傳感、光學攝像頭、GPS設備、生物識別等各種感知設備。在感知層中目前嵌入有感知器件和射頻標簽（RFID）的物體形成局部網絡，協同感知周圍環境或自身狀態，并對獲取的感知信息進行初步處理和判決，以及根據相應規則積極進行響應，同時，通過各種接入網絡把中間或最終處理結果接入到網絡層。

　　物聯網三層體系結構-網絡層

　　網絡層猶如人的大腦和中樞神經。感知層獲取信息后，依靠網絡層進行傳輸。目前網絡層的主題是互聯網、網絡管理系統和計算平臺，也包括各種異構網絡、私有網絡。網絡層由各種無線/有線網關、接入網和核心網，實現感知層數據和控制信息的雙向傳送、路由和控制。接入網包括AD、OLT、DSLAM、交換機、射頻接入單元、2G/3G蜂窩移動接入、衛星接入等。核心網主要有各種光纖傳送網、IP承載網下一代網絡（NGN）、下一代互聯網（NGI）、下一代廣電網（NGB）等公眾電信網和互聯網，也可以依托行業或企業的專網。網絡層包括寬帶無線網絡、光纖網絡、蜂窩網絡和各種專用網絡，在傳輸大量感知信息的同時，對傳輸的信息進行融合等處理。

　　物聯網三層體系結構-應用層

　　應用層是物聯網和用戶（包括人、組織和其他系統）的接口，能夠針對不同用戶、不同行業的應用，提供相應的管理平臺和運行平臺并與不同行業的專業知識和業務模型相結合，實現更加準確和精細的智能化信息管理。應用層應包括數據智能處理子層、應用支撐子層，以及各種具體物聯網應用。支撐子層為物聯網應用提供通用支撐服務和能力調用接口。數據智能處理子層是實現以數據為中心的物聯網開發核心技術，包括數據匯聚、存儲、查詢、分析、挖掘、理解以及基于感知數據決策和行為的理論和技術。數據匯聚將實時、非實時物聯網業務數據匯總后存放到數據庫中，方便后續數據挖掘、專家分析、決策支持和智能處理。

　　物聯網的應用可分為監控型（物流監控、環境監測）、查詢型（智能檢索、遠程抄表）、控制型（智能交通、智能家居、智慧路燈）、掃描型（手機錢包、高速公路不停車收費）等，既有行業專業應用，也有以公共平臺為基礎的公共應用。在處理子層提供存儲和處理功能，表現為各種各樣的數據中心以中間件的形式采用數據挖掘、模式識別和人工智能技術，提供數據分析、局勢判斷和控制決策等處理功能。云計算的“云端”就在處理子層，主要通過數據中心來提供服務；最上層的應用層建立不同領域中的各種應用。