Et modem fungerer på 
 lag 1 - fysisk lag  av OSI -modellen. 
 
 Her er grunnen:
 
 *  Fysisk lag  er ansvarlig for fysisk overføring av databiter over et fysisk medium. Dette inkluderer:
 *  Signalkoding: Modemet konverterer digitale data til analoge signaler (for overføring over telefonlinjer) eller omvendt. 
 *  Fysisk grensesnitt: Den håndterer den fysiske forbindelsen til nettverket, enten det er en telefonkontakt, en kabelkontakt eller et trådløst grensesnitt. 
 
  Mens modemer først og fremst fungerer i lag 1, kan de også samhandle med lag 2 (datalinklag) til en viss grad: 
 
 *  Feildeteksjon: Noen modemer kan omfatte grunnleggende feildeteksjonsmekanismer (som paritetskontroller) for å sikre dataintegritet under overføring. 
 
  Imidlertid er kjernefunksjonen til et modem å fysisk overføre og motta data, som er hovedansvaret for det fysiske laget.