Vzájemné porovnání síťových architektur ISO/OSI a TCP/IP je většinou obecně považováno za nesnadné, ne-li nemožné. Vycházejí z jiných myšlenek a jejich vývoj probíhal zcela odlišným způsobem. Referenční model ISO/OSI byl navržen bez ohledu na realitu, vznikal převážně "od stolu", definoval množství nepotřebných funkcí a nároky z něj plynoucí nebyly v praxi implementovatelné.

Rodina protokolů TCP/IP se rodila opačně – s ohledem na rutinní používání se snadnou aplikovatelností vznikaly vhodné protokoly. Konečným důsledkem je praktické využívání rodiny protokolů TCP/IP, přičemž referenční model se projevuje v případech, které TCP/IP nedostatečně nebo vůbec nedefinuje.

Základním rozdílem je počet vrstev. Referenční model ISO/OSI se skládá ze sedmi vrstev, TCP/IP definuje pouze čtyři vrstvy, jak je patrné z následujícího obrázku.

• vrstva síťového rozhraní svými funkcemi odpovídá dvěma nejnižším vrstvám RM ISO/OSI - fyzické a spojové
• síťová vrstva odpovídá rozhraními, funkcemi i službami RM ISO/OSI
• transportní vrstva funkcemi odpovídá RM ISO/OSI
• aplikační vrstva v sobě zahrnuje funkce tří nejvyšších vrstev RM ISO/OSI – prezentační, relační a aplikační

Zajímavá je skutečnost, že rodina protokolů TCP/IP v podstatě nedefinuje vrstvu síťového rozhraní, přestože ji model obsahuje. V Internetu se tak na této úrovni objevily protokoly z modelu ISO/OSI.

Další odlišností ISO/OSI a TCP/IP je požadavek na spolehlivost přenosových služeb na jednotlivých úrovních. Referenční model ISO/OSI je zaměřen především na spojované služby spolehlivého charakteru, předpokládá tedy zařazení potřebných mechanismů pro zajištění spolehlivosti již do vrstvy síťové. TCP/IP zařazuje příslušné mechanismy až do vrstvy transportní, jelikož zajištění spolehlivosti považuje za úkol koncových účastníků.