Router có nhiệm vụ liên kết hai mạng với nhau trên cơ sở lớp 3 theo mô hình OSI. Router cũng có chức năng xác định đường đi tối ưu cho một gói dữ liệu cho hai đối tác thuộc các mạng khác nhau (routing). Các mạng được liên kết có thể khác nhau ở hai lớp 1 và 2, nhưng bắt buộc phải giống nhau ở lớp 3. Mỗi mạng đều có một địa chỉ riêng biệt và một không gian địa chỉ riêng. Điều đó có nghĩa là, hai trạm thuộc hai mạng khác nhau có thể có cùng một địa chỉ, tuy nhiên chúng được phân biệt bởi địa chỉ của mạng. Cũng như các nút mạng khác, tương ứng với mỗi mạng router có một địa chỉ riêng. Như vậy, nếu một router ghép nối n mạng thì bản thân nó có n địa chỉ - các trạm trong một mạng chỉ nhìn thấy một địa chỉ của router.
Hình 3.22 mô tả nguyên tắc làm việc của router trong mô hình OSI. Đối với bus trường, lớp 3 hầu như không có ý nghĩa, vì vậy router chỉ có vai trò quan trọng trong các hệ thống mạng cao cấp hơn như mạng cục bộ (LAN) hoặc mạng diện rộng (WAN).
Trong việc giao tiếp liên mạng thì mã địa chỉ trong một bức điện bao gồm nhiều thành phần, trong đó có địa chỉ của nơi gửi, nơi nhận cũng như các thành phần mô tả địa chỉ mạng mà bức điện cần đi qua. Để thực hiện được việc tìm đường đi tối ưu, router phải thay đổi các thành phần liên quan trong mã địa chỉ này trước khi truyền tiếp dữ liệu đi, nhờ một thuật toán cho trước và một bảng chứa những thông tin cần thiết của các mạng tham gia. Tiêu chuẩn cho đường đi tối ưu phụ thuộc vào qui định cụ thể, ví dụ đường truyền đến địa chỉ cần gửi là ngắn nhất, thời gian truyền thông tin ngắn nhất, qua ít thiết bị truyền tin trung gian nhất hay giá thành hợp lý nhất, hoặc cũng có thể kết hợp nhiều yếu tố khác nhau
