Füüsiline kiht on OSI-mudeli esimene ehk kõige alumine kiht. See ühendab seadme meediumiga ehk edastab andmed üle võrgumeediumi sihtarvutisse bitijadana. See arvestab võrgu füüsilist topoloogiat, elektrilisi ja füüsilisi ülekandemeediumi parameetreid ja saadetavate ning vastuvõetavate bittide ajastamist ning kodeerimist. Tänu füüsilisele kihile ei pea ülemised kihid otseselt tegelema füüsiliste probleemidega. Siia kuuluvad Fast Ethernet, RS-232 ja ATM-protokollid koos vastavate riistvarakomponentidega.
