物联网结构中的最底层是感知层，而最高层则是应用层。感知层用于获取和收集信息，应用层用于处理和运用信息。作为物联网结构中的最顶层，应用层核心功能是处理和应用，而实现这种功能的平台是云计算平台。显然，应用层和感知层是物联网的核心层级，它们突出了物联网的显著特征。应用层与感知层具有紧密的联系，一个是获取数据，一个是利用数据，它们之间存在因果的关系。应用层一方面可以对感知层所采集的数据进行计算、处理，另一方面也能对这些数据进行知识挖掘、信息挖掘等，其功能实现的最终目的是对世界万物进行控制、管理以及决策。
物联网应用层要处理两个核心问题，分别是数据和应用。从数据上来看，物理网应用层需要把接收到的海量数据进行精准处理和实时管理，让这些数据随时“待命”，一旦人们有需要，应用层就可以随时随地调用这些数据；从应用上来看，只管理和处理数据明显是不够的，还要将这些数据和各种现实事务进行精准配对，把数据内容与各种事务的具体内容紧密联系起来，实现数据和业务应用相结合。
以电力抄表为例，在智能电网中，无需通过人工抄表来获取用户用电信息，通过智能物联网中的传感器便可获取相关信息。在每一家用户的电表上都有一个智能读表器，该读表器其实就是物联网感知层中的传感器。用户用电后会产生用电信息，这些用电信息就由这些传感器来采集和获取，定期采集完用电信息后，读表器会将这些数据汇总，并通过网络发送到电力部门的中心处理器上。在这个过程中，读表器是感知层的传感器，传感器进行的工作就是感知层的工作；而中心处理器是应用层的组件，中心处理器在应用层进行的工作是分析和处理用户的用电信息，并根据信息的具体内容来制定收费方法。
