藍牙協議棧的體系結構如圖1所示。它是由底層硬件模塊，中間層和高端應用層三大部分組成。

1. 藍牙的底層模塊
底層模塊是藍牙技術的核心模塊，所有嵌入藍牙技術的設備都必須包括底層模塊。它主要由鏈路管理層LMP（Link Manager Protocol）、基帶層BB（Base Band）和射頻RF（Radio Frequency）組成。其功能是：無線連接層（RF）通過2.4GHz無需申請的ISM頻段，實現數據流的過濾和傳輸；它主要定義了工作在此頻段的藍牙接收機應滿足的需求；其帶層（BB）提供了兩種不同的物理鏈路（同步面向連接鏈路SCO Synchronous Connection Oriented和異步無連接鏈路ACL Asynchronous Connection Less），負責跳頻和藍牙數據及信息幀的傳輸，且對所有類型的數據包提供了不同層次的前向糾錯碼FEC（Forward Error Correction）或循環沉余度差錯校驗CRC（Cyclic Redundancy Check）；LMP層負責兩個或多個設備鏈路的建立和拆除及鏈路的安全和控制，如鑒權和加密、控制和協商基帶包的大小等，它為上層軟件模塊提供了不同的訪問入口；藍牙主機控制器接口HCI（Host Controller Interface）由基帶控制器、連接管理器、控制和事件寄存器等組成。它是藍牙協議中軟硬件之間的接口，提供了一個調用下層BB、LM、狀態和控制寄存器等硬件的統一命令，上、下兩個模塊接口之間的消息和數據的傳遞必須通過HCI的解釋才能進行。HCI層以上的協議軟件實體運行在主機上，而HCI以下的功能由藍牙設備來完成，二者之間通過傳輸層進行交互。

2. 中間協議層
中間協議層由邏輯鏈路控制與適配協議L2CAP（Logical Link Control and Adaptation Protocol）、服務發現協議SDP（Service Discovery Protocol）、串口仿真協議或稱線纜替換協議（RFCOM）和二進制電話控制協議TCS（Telephony Control protocol Specification）組成。L2CAP是藍牙協議棧的核心組成部分，也是其它協議實現的基礎。它位于基帶之上，向上層提供面向連接和無連接的數據服務。它主要完成數據的拆裝、服務質量控制、協議的復用、分組的分割和重組（Segmentation And Reassembly）及組提取等功能。L2CAP允許高達64KB的數據分組。SDP是一個基于客戶/服務器結構的協議。它工作在L2CAP層之上，為上層應用程序提供一種機制來發現可用的服務及其屬性，而服務屬性包括服務的類型及該服務所需的機制或協議信息。RFCOMM是一個仿真有線鏈路的無線數據仿真協議，符合ETSI標準的TS 07.10串口仿真協議。它在藍牙基帶上仿真RS-232的控制和數據信號，為原先使用串行連接的上層業務提供傳送能力。TCS是一個基于ITU-T Q.931建議的采用面向比特的協議，它定義了用于藍牙設備之間建立語音和數據呼叫的控制信令（Call Control Signalling），并負責處理藍廾設備組的移動管理過程。

3. 高端應用層
高端應用層位于藍牙協議棧的最上部分。一個完整的藍牙協議棧按其功能又可劃分為四層：核心協議層（BB、LMP、LCAP、SDP）、線纜替換協議層（RFCOMM）、電話控制協議層（TCS-BIN）、選用協議層（PPP、TCP、TP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE）。而高端應用層是由選用協議層組成。選用協議層中的PPP（Point-to-Point Protocol）是點到點協議，由封裝、鏈路控制協議、網絡控制協議組成，定義了串行點到點鏈路應當如何傳輸因特網協議數據，它要用于LAN接入、撥號網絡及傳真等應用規范；TCP/IP（傳輸控制協議/網絡層協議）、UDP（User Datagram Protocol用戶數據報協議）是三種已有的協議，它定義了因特網與網絡相關的通信及其他類型計算機設備和外圍設備之間的通信。藍牙采用或共享這些已有的協議去實現與連接因特網的設備通信，這樣，既可提高效率，又可在一定程度上保證藍牙技術和其它通信技術的互操作性；OBEX（Object Exchange Protocol）是對象交換協議，它支持設備間的數據交換，采用客戶/服務器模式提供與HTTP（超文本傳輸協議）相同的基本功能。該協議作為一個開放性標準還定義了可用于交換的電子商務卡、個人日程表、消息和便條等格式；WAP（Wireless Application Protocol）是無線應用協議，它的目的是要在數字蜂窩電話和其它小型無線設備上實現因特網業務。它支持移動電話瀏覽網頁、收取電子郵件和其它基于因特網的協議。WAE(Wireless Application Environment)是無線應用環境，它提供用于WAP電話和個人數字助理PDA所需的各種應用軟件。