物聯網層次結構分為三層，自下向上依次是：感知層、網路層、套用層。感知層是物聯網的核心，是信息採集的關鍵部分。感知層位於物聯網三層結構中的最底層，其功能為“感知”，即通過感測網路獲取環境信息。感知層是物聯網的核心，是信息採集的關鍵部分。
感知層包括二維碼標籤和識讀器、RFID標籤和讀寫器、攝像頭、GPS、感測器、M2M終端、感測器網關等，主要功能是識別物體、採集信息，與人體結構中皮膚和五官的作用類似。
對我們人類而言，是使用五官和皮膚，通過視覺、味覺、嗅覺、聽覺和觸覺感知外部世界。而感知層就是物聯網的五官和皮膚，用於識別外界物體和採集信息。感知層解決的是人類世界和物理世界的數據獲取問題。它首先通過感測器、數位相機等設備，採集外部物理世界的數據，然後通過RFID、條碼、工業現場匯流排、藍牙、紅外等短距離傳輸技術傳遞數據。感知層所需要的關鍵技術包括檢測技術、短距離無線通信技術等。
感知層由基本的感應器件（例如RFID標籤和讀寫器、各類感測器、攝像頭、GPS、二維碼標籤和識讀器等基本標識和感測器件組成）以及感應器組成的網路（例如RFID網路、感測器網路等）兩大部分組成。該層的核心技術包括射頻技術、新興感測技術、無線網路組網技術、現場匯流排控制技術（FCS）等，涉及的核心產品包括感測器、電子標籤、感測器節點、無線路由器、無線網關等。
一些感知層常見的關鍵技術如下：
l 感測器：感測器是物聯網中獲得信息的主要設備，它利用各種機制把被測量轉換為電信號，然後由相應信號處理裝置進行處理，並產生回響動作。常見的感測器包括溫度、濕度、壓力、光電感測器等。
l RFID：RFID的全稱為Radio Frequency Identification，即射頻識別，又稱為電子標籤。RFID是一種非接觸式的自動識別技術，可以通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據。它主要用來為物聯網中的各物品建立唯一的身份標示。
l 感測器網路：感測器網路是一種由感測器節點組成網路，其中每個感測器節點都具有感測器、微處理器、以及通信單元。節點間通過通信網路組成感測器網路，共同協作來感知和採集環境或物體的準確信息。而無線感測器網路（Wireless Sensor Network，簡稱WSN），則是目前發展迅速，套用最廣的感測器網路。
對於目前關注和套用較多的RFID網路來說，附著在設備上的RFID標籤和用來識別RFID信息的掃瞄器、感應器都屬於物聯網的感知層。在這一類物聯網中被檢測的信息就是RFID標籤的內容，現在的電子（不停車），收費系統（Electronic Toll Collection，ETC）、超市倉儲管理系統、飛機場的行李自動分類系統等都屬於這一類結構的物聯網套用。
