PDCP: Protokol PDCP zaisťuje efektívny prenos IP paketov rádiovým spojom. Uskutočňuje kompresiu záhlaví, zabezpečenie prístupovej vrstvy (šifrovanie a ochrana integrity) a preskupenie alebo opakovaný prenos paketov pri prepnutí spojenia.
RLC: Na vysielacej strane protokol RLC vytvára RLC PDU a poskytuje ju vrstve MAC. Protokol RLC uskutočňuje segmentáciu alebo zreťazenie PDCP PDU počas vytvárania RLC PDU. Na prijímacej strane uskutočňuje protokol RLC preusporiadanie RLC PDU a rekonštruuje PDCP PDU. Protokol RLC má tri prevádzkové režimy (transparentný, potvrdzovaný a nepotvrdzovaný) a každý z nich ponúka rôzne úrovne spoľahlivosti. Uskutočňuje tiež preusporiadanie a opakovaný prenos paketov (RLC PDU).
MAC: Vrstva MAC leží medzi vrstvami RLC a PHY. Je pripojená k vrstve RLC prostredníctvom logických kanálov a k vrstve PHY prostredníctvom transportných kanálov. Preto protokol MAC podporuje multiplexovanie a demultiplexovanie medzi logickými a prenosovými kanálmi. Vyššie vrstvy využívajú rôzne logické kanály pre rôzne metriky QoS. Protokol MAC podporuje QoS pomocou plánovania a uprednostňovania dát z logických kanálov. Plánovač eNB zaisťuje dynamické prideľovanie rádiových zdrojov koncovým uzlom UE, uskutočňuje riadenie QoS a zaisťuje, aby každá nosná frekvencia mala pridelené dojednané parametre QoS.
PHY: Fyzická vrstva zabezpečuje základné funkcie bitového prenosu bezdrôtovým rozhraním. V zostupnom smere používa OFDMA a vo vzostupnom smere SC-FDMA. Fyzické kanály sú dynamicky mapované podľa dostupných zdrojov. Smerom k vyšším vrstvám ponúka fyzická vrstva svoje funkcie pre prenos dát prenosovými kanálmi. Rovnako ako v UMTS je transportný kanál blokovo orientovaná prenosová služba s určitými charakteristikami, čo sa týka prenosovej rýchlosti, oneskorenia, rizika kolízie a spoľahlivosti. Na rozdiel od 3G WCDMA alebo dokonca 2G GSM už neexistujú žiadne vyhradené transportné alebo fyzické kanály, lebo mapovanie všetkých zdrojov je dynamicky riadené plánovačom.
GTP-U: Protokol GTP-U je používaný na odosielanie používateľských IP paketov cez rozhrania S1-U, S5 a X2. Keď je vytvorený tunel GTP na odosielanie dát, pri prepínaní LTE je ako posledný paket cez tunel GTP prenesený paket značky konca.