Die Hauptaufgabe der Bitübertragungsschicht liegt in der physikalischen Verbindung zweier Einheiten innerhalb eines Netzwerks. Hier sorgt sie für den Auf- und Abbau der Verbindung und überwacht während der Übertragung ihre Funktionsfähigkeit. Das wichtigste Element dieser Übertragung sind die Bits als kleinste Informationseinheit, die der Bitübertragungsschicht auch zu ihrem Namen verhelfen.
Der Physical Layer regelt neben der eigentlichen Übertragung auch die Struktur der Bits, ihre Bedeutung und die einzelnen Methoden für ihre Übertragung. Die Daten werden Bit für Bit übertragen, aufbereitet, verstärkt und bei Bedarf umgewandelt. Dabei unterscheidet die Bitübertragungsschicht nicht zwischen Nutzdaten und Steuerinformationen und korrigiert auch keine Fehler.
Stattdessen aktiviert die Bitübertragungsschicht lediglich die physikalische Verbindung, überträgt alle Daten als Strom in Bitform und sorgt am Ende der Übertragung für die sachgerechte Deaktivierung der Verbindung. Außerdem übernimmt der Physical Layer einige wenige Verwaltungsfunktionen.
Zu den Fragen, die von der Bitübertragungsschicht beantwortet werden, gehört auch die physikalische Darstellung der Binärziffern 1 und 0, die zum Beispiel elektrisch, elektromagnetisch, optisch oder akustisch sein kann. Die Bitübertragungsschicht überprüft, in welche Richtung die Übertragung geht. Auch die Eigenschaften der Stecker und Kabel, die Belegung der Pins sowie physikalische Größen wie Stromstärke und Spannung sind relevant für die Bitübertragungsschicht.