اینترنت اشیا نیاز به یک معماری باز برای به حداکثر رساندن قابلیت همکاری بین سیستم‌های ناهمگون و منابع توزیع شده و ارائه دهندگان و مصرف کنندگان اطلاعات و خدمات (اعم از انسان‌ها، نرم افزار، اشیا هوشمند و یا دستگاه‌‏های دیگر) نیاز دارد. 

در قلب اینترنت اشیا، میلیون‌ها دستگاه، داده‌های خود را به سیستم‌های متمرکز ارسال می‌کنند. داده‌هایی که معمولاً یکپارچگی ندارند و نوع آن‌ها نیز متغیر است؛ به عبارت دیگر در حالی که بعضی از دستگاه‌های اینترنت اشیا ممکن است داده‌هایی در ارتباط با میزان رطوبت و دما جمع آوری کنند، در طرف مقابل دستگاه های دیگر، ممکن است داده‌هایی در ارتباط با مکان زندگی مردم یا فعالیت حرکتی آن‌ها جمع آوری نمایند. 

اینترنت اشیا دارای یک معماری لایه‌‏ای متشکل از 4 لایه زیرساختی و چندین لایه مدیریتی و کاربردی است که هر یک از لایه‏‌ها مسئولیت‏‌های تعریف شده‏‌ای دارند و وظایف خاصی را دنبال می‏‌کنند.

لایه سخت افزار: این لایه که شامل حسگرها، عملگرها و دستگاه‏‌ها است، وظیفه سنجش داده‏‌های محیطی و اندازه‌‏گیری پارامترها را بر عهده دارد.

لایه ارتباطات: این لایه وظیفه ارسال اطلاعات از حسگرها و دستگاه‏‌ها به پلتفرم و مراکز ابری را بر عهده دارد و جهت تحقق این امر فناوری‏های متعددی در آن بکار گرفته می‌‏شود.

لایه پلتفرم (میان افزار): در این لایه تمامی اطلاعات ارسال شده؛ ذخیره، جمع ‏آوری و پردازش می‏‌شوند و سپس با توجه به تحلیل داده‏‌ها و هوش مصنوعی، فرامین کنترلی صادر می‌‏گردند.

لایه کاربرد: این لایه به خانواده بزرگی از برنامه‏‌های کاربردی که ممکن است مختص یک صنعت بخصوص و یا چندین صنعت طراحی و پیاده‌سازی شده باشند، اشاره دارد و عهده‌‏دار نمایش گرافیکی اطلاعات است.

معماری 4 لایه اینترنت اشیا