應用層是工業物聯網的最終價值體現者。應用層針對工業應用的需求，與行業專業技術深度融合，利用大數據處理技術對來自于感知層的數據進行分析，主要包括對生產流程的監視、對工業機器運行狀況的跟蹤、記錄等，最終產生對企業、行業發展有指導意義的結果，如優化生產流程、指導生產管理、提高經營效率、預測行業發展等，實現廣泛的智能化。不同的企業之間更能互相共享大數據的分析處理結果，對于促進企業間協同生產整體生產力有著巨大作用。

　　應用層主要包括服務支撐層和應用子集層。物聯網的核心功能是對信息資源進行采集、開發和利用，因此這部分內容十分重要。服務支撐層的主要功能是根據底層采集的數據，形成與業務需求相適應、實時更新的動態數據資源庫。

　　該部分將采用元數據注冊、發現元數據、信息資源目錄、互操作元模型、分類編碼、并行計算、數據挖掘、數據收割、智能搜索等各項技術，亟需重點研制物聯網數據模型、元數據、本體、服務等標準，開展物聯網數據體系結構、信息資源規劃、信息資源庫設計和維護等技術;各個業務場景可以在此基礎上，根據業務需求特點，開展相應的數據資源管理。

　　業務體系結構層的主要功能是根據物聯網業務需求，采用建模、企業體系結構、SOA等設計方法，開展物聯網業務體系結構、應用體系結構、IT體系結構、數據體系結構、技術參考模型、業務操作視圖設計。物聯網涉及面廣，包含多種業務需求、運營模式、應用系統、技術體制、信息需求、產品形態均不同的應用系統，因此必須統一、系統的業務體系結構，才能夠滿足物聯網全面實時感知、多目標業務、異構技術體制融合等需求。

　　各業務應用領域可以對業務類型進行細分，包括綠色農業、工業監控、公共安全、城市管理、遠程醫療、智能家居、智能交通和環境監測等各類不同的業務服務，根據業務需求不同，對業務、服務、數據資源、共性支撐、網絡和感知層的各項技術進行裁剪，形成不同的解決方案，該部分可以承擔一部分呈現和人機交互功能。

　　應用層將為各類業務提供統一的信息資源支撐，通過建立、實時更新可重復使用的信息資源庫和應用服務資源庫，使得各類業務服務根據用戶的需求隨需組合，使得物聯網的應用系統對于業務的適應能力明顯提高。該層能夠提升對應用系統資源的重用度，為快速構建新的物聯網應用奠定基礎，滿足在物聯網環境中復雜多變的網絡資源應用需求和服務。該部分內容涉及數據資源、體系結構、業務流程類領域，是物聯網能否發揮作用的關鍵，可采用的通用信息技術標準不多，因此尚需研制大量的標準。

　　除此之外，物聯網還需要信息安全、物聯網管理、服務質量管理等公共技術支撐，以采用現有標準為主。在各層之間，信息不是單向傳遞的，是有交互、控制等，所傳遞的信息多種多樣，其中最為關鍵的是圍繞物品信息，完成海量數據采集、標識解析、傳輸、智能處理等各個環節，與各業務領域應用融合，完成各業務功能。因此，物聯網的系統架構和標準體系是一個緊密關聯的整體，引領了物聯網研究的方向和領域。