L’architettura protocollare WAP è disegnata come una struttura a livelli, in maniera analoga all’architettura protocollare di Internet. Lo stack è diviso in cinque livelli: Application Layer, Session Layer, Transaction Layer, Security Layer e Transport Layer.

Stack di protocolli WAP

WAE Wireless Application Environment
E’ il primo livello, il più vicino all’utente, ed è l'ambiente che contiene WML, WMLScript, Wireless Telephony Application (WTA) e Addressing Model. Del WML abbiamo già parlato; il WMLScript è basato su ECMAScript, lo stesso linguaggio su cui è basato anche Javascript. WMLScript aumenta la funzionalità di un servizio via WAP, proprio come Javascript per HTML. L’Addressing Model infine è la sintassi per il naming delle risorse memorizzate sui server; WAP esattamente come il Web utilizza Uniform Resource Locator (URL) e Uniform Resource Identifiers (URI).

WSP Wireless Session Protocol
Il livello di sessione è una versione binaria di HTTP che definisce i messaggi che devono essere formattati e trasmessi. Il controllo dei messaggi viene destito dal WTP protocol.

WTP Wireless Transaction Protocol
A questo protocollo spetta il compito di diminuire la complessità di alcune funzioni di transizione, affichè si renda più leggera l'operazione di up-load di deck WML.

WTLS Wireless Transport Layer Security
Sotto lo strato di sessione si colloca il Security Layer WTLS che fornisce lo strato di trasporto sicuro tra WAP gateway e WAP client (il telefonino). Garantisce l'integrità dei dati e fornisce meccanismi per l'autenticazione del terminale. Deriva dal già esistente SSL (Secure Sockets Layer) utilizzato per Internet.

WDP Wireless Datagram Protocol
Grazie alla versatilità di questo protocollo, lo stack WAP si adatta alle caratteristiche assai diverse dei potenziali network, ad esempio: GSM, Mobitex, DECT, TETRA, FLEX, TDMA e CDMA.

Sia lo stack di protocolli Internet (HTTP/TCP/IP) che quello WAP rispettano il modello ISO-OSI, i rispettivi livelli quindi possono comunicare peer-to-peer indipendentemente dai livelli sottostanti.