无线传感器网络（WSN）的协议栈通常由五个基本层次组成：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层，这些层次与传统的以太网协议栈相对应。此外，为了高效管理能源和网络任务，协议栈还包括能量管理器、拓扑管理器和任务管理器。
物理层负责提供稳健的无线信号传输技术，确保信号的可靠接收；数据链路层负责数据帧的构建、错误检测和媒体访问控制；网络层的核心任务是生成和选择路由；传输层则负责数据流的传输控制，确保通信质量；应用层则集成了各种监测任务相关的软件。
WSN协议发展迅速，例如MAC层的S-MAC、T-MAC等，路由层的AODV、LEACH等，但这些协议大多为私有，针对特定场景优化，推广受限。国际标准化组织开始介入，目标是制定适用于多行业的低功耗、短距离无线自组网协议，如IEEE 802.15.4，该标准已成为WSN的事实标准，由TI、ST等芯片厂商推动。
此外，还有Zigbee、Z-Wave、ANT等标准，Zigbee尤其注重网络层和应用层的标准化，以实现设备间的互通。然而，随着IPv6/6Lowpan的发展，如在智能电网中的应用，Zigbee正在被IPv6的简化协议所取代，IETF在此过程中发挥了重要作用，推出了一系列针对WSN的应用层标准，如CoAP和路由协议RPL，IPv6/6Lowpan因其跨介质支持、端到端通信和广泛的应用范围，有望成为WSN的标准。
微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系统(System on Chip, SoC)、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。