Die physikalische Schicht (PHY) in LANs entspricht in ihrer Funktionalität der Bitübertragungsschicht des OSI-Referenzmodells. Die PHY-Teilschicht liegt unterhalb der MAC-Schicht und dient der Codierung, Decodierung, Synchronisation der Station mit dem Sendetakt und der Regeneration des Sendetaktes. Ferner erfolgt in dieser Schicht der Verbindungsaufbau, die Verbindungsbereitstellung und -aufrechterhaltung und gegebenenfalls die Wiederherstellung von physikalischen Verbindungen zwischen benachbarten Knoten. Um den vielfältigen LAN-Varianten gerecht zu werden, wurde das OSI-Referenzmodell für LAN-Anwendungen geringfügig modifiziert und daraus das LAN-Schichtenmodell abgeleitet. Das LAN-Schichtenmodell wird von den jeweiligen Arbeitskreisen den Anforderungen entsprechend modifiziert.

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Beim klassischen Ethernet wird die physikalische Schicht, der Physical Layer (PHY), in drei Teilschichten unterteilt: Die Physical Layer Signalling (PLS), das Attachment Unit Interface (AUI) und die Medium Attachment Unit (MAU).

Bei Fast-Ethernet gibt es vier unterschiedliche Architekturen der physikalischen Schicht, und zwar für 100Base-TX, 100Base-T4, 100Base-FX und 100Base-T2. Generell besteht die physikalische Schicht aus den Teilschichten Physical Coding Sublayer (PCS), Physical Media Attachment (PMA), Physical Medium Dependent (PMD) und dem Autonegotiation Sublayer mit dem Autonegotiation-Protokoll (ANP) und setzt auf dem Medium Dependent Interface (MDI) auf. Die einzelnen Teilschichten sind in den unterschiedlichen Fast-Ethernet-Varianten verschiedenartig ausgeprägt. Das betrifft alle Teilschichten, von der Codierung bis hin zum Stecker.

Bei FDDI erfährt die physikalische Schicht eine Zweiteilung. Neben der PMD-Teilschicht, die es in diversen Ausprägungen gibt, ist noch die Physical Layer (PHY) zu nennen.