Os roteadores que trabalham na camada 3 do modelo OSI conectam duas redes IPs diferentes, que podem ser redes locais ou remotas. O processo de roteamento baseia-se na análise do endereço IP de destino dos dados de entrada e no envio dos dados por meio de uma porta de saída, de acordo com uma tabela de roteamento, que pode ser configurada manualmente.

Roteadores de fronteira de redes de sistemas autônomos podem executar troca de tabelas com outros sistemas autônomos por meio de protocolos de roteamento exteriores. Diferentemente dos switches, os roteadores sempre precisam de alguma configuração.

Os roteadores IP que interligam as redes podem ser computadores com interfaces de rede ou dispositivos especificamente projetados para operar como roteadores. Existe um número máximo de roteadores pelos quais um datagrama pode passar entre sua origem e seu destino. Esse controle é realizado pelo campo TTL (Time to Live) no cabeçalho do datagrama. A cada roteador, o valor armazenado é decrementado e o datagrama é descartado quando esse valor chega a zero.

Roteadores que executam o protocolo OSPF são necessariamente roteadores internos a um sistema autônomo, não possuindo conexões com roteadores de outros sistemas autônomos.