PROFIBUS chỉ thực hiện các lớp 1, lớp 2 và lớp 7 theo mô hình qui chiếu OSI, như minh họa trên Hình 4.1. Tuy nhiên, PROFIBUS-DP và -PA bỏ qua cả lớp 7 nhằm tối ưu hóa việc trao đổi dữ liệu quá trình giữa cấp điều khiển với cấp chấp hành. Một số chức năng còn thiếu được bổ sung qua lớp giao diện sử dụng nằm trên lớp 7. Bên cạnh các hàm dịch vụ DP cơ sở và mở rộng được qui định tại lớp giao diện sử dụng, hiệp hội PI còn đưa ra một số qui định chuyên biệt (profiles) về đặc tính và chức năng đặc thù của thiết bị cho một số lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu. Các đặc tả này nhằm mục đích tạo khả năng tương tác và thay thế lẫn nhau của thiết bị từ nhiều nhà sản xuất.
Lớp ứng dụng của FMS bao gồm hai lớp con là FMS (Fieldbus Message Specification) và LLI (Lower Layer Interface), trong đó FMS chính là một tập con của chuẩn MMS (xem chi tiết trong chương 5). Lớp FMS đảm nhiệm việc xử lý giao thức sử dụng và cung cấp các dịch vụ truyền thông, trong khi LLI có vai trò trung gian cho FMS kết nối với lớp 2 mà không phụ thuộc vào các thiết bị riêng biệt. Lớp LLI còn có nhiệm vụ thực hiện các chức năng bình thường thuộc các lớp 3-6, ví dụ tạo và ngắt nối, kiểm soát lưu thông. PROFIBUS-FMS và PROFIBUS-DP sử dụng cùng một kỹ thuật truyền dẫn và phương pháp truy nhập bus, vì vậy có thể cùng hoạt động trên một đường truyền vật lý duy nhất.
Lớp vật lý của PROFIBUS qui định về kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu, môi trường truyền dẫn, cấu trúc mạng và các giao diện cơ học. Các kỹ thuật truyền dẫn được sử dụng ở đây là RS-485, RS-485-IS và cáp quang (đối với DP và FMS) cũng như MBP (đối với PA). RS-485-IS (IS: Intrinsically Safe) được phát triển trên cơ sở RS-485 để có thể sử dụng trong môi trường đòi hỏi an toàn cháy nổ.
Lớp liên kết dữ liệu ở PROFIBUS được gọi là FDL (Fieldbus Data Link), có chức năng kiểm soát truy nhập bus, cung cấp các dịch vụ cơ bản (cấp thấp) cho việc trao đổi dữ liệu một cách tin cậy, không phụ thuộc vào phương pháp truyền dẫn ở lớp vật lý.