IEEE 802.15.4 MAC層位于物理層與SSCS層之間，處理所LSD4F8108有無線信道的訪問。MAC子層提供兩個服務：MAC通用部分子層(MAC Common Part Sublayer，MCPS)提供數據服務和MAC子層管理實體（MAC Subplayer Management Entity，MLME）提供管理服務。MCPS保證MAC協議數據單元在物理層數據服務中的正確收發，MLME維護一個存儲MAC子層協議狀態相關信息的數據庫。這兩個服務通過兩個服務訪問點( Service Access Point，SAP)訪問高層。除了提供外部接口，在MLME和MCPS之間還有一個隱含的接口允許MLME使用MAC數據服務。
    MAC子層主要功能如下。
    ①協調器產生發出網絡信標幀。
    ②其他設備與信標幀同步。
    ③支持PAN (PersonalArea Network)網絡的關聯(Association)和取消關聯(Disassociation)操作（關聯操作是指一個設備在加入一個特定網絡時，向協調器注冊烈及身份認證的過程，當設備從一個網絡切換到另一個網絡時需要進行關聯和取消關聯操作）。
    ④保證設備的安全。
    ⑤使用CSMA-CA機制訪問信道。
    ⑥支持GTS（Guaranteed Time Slot，時間槽保障）機制（時間槽保障機制與時分復用機制比較類似，但它可以動態地為由收發請求的設備分配時間槽，具體可參看IEEE 802.15.4標準）。
    ⑦提供兩個對等的MAC實體之間的可靠連接等。MAC層的數據包格式如圖2-15所示。

    MAC層數據分組有MAC層幀頭、MAC層幀載荷及MAC層幀尾3部分組成。MAC層幀頭用于指示MAC幀的幀控制信息、幀序列號和地址信息（包括目的PAN地址、目標地址、源PAN地址標識符、源地址）；MAC層幀載荷包含要發送的數據，它的具體內容取決于具體應用中的幀類型，所以長度是可變的；MAC層幀尾是幀頭和載荷數據采用16bit CRC校驗算法得到的幀棱驗序列，通信接收方可以根據這個值判斷數據分組是否正確，從而指示發送方是否要重發數據分組或者繼續做其他的工作。
    因為MAC層的幀控制字段決定了所要傳輸數據分組的地址格式、幀格式、是否需要加密、是否需要確認等信息，所以在對MAC層數據包的幀頭部分的編程中尤其要注意幀控制字段。幀控制字段數據格式如圖2-16所示。

                 
    IEEE 802.15.4 MAC子層的數據傳輸機制可以選擇使用應答數據傳輸機制。使用應答數據傳輸機制，所有特殊ACK標志位置1的幀都會被它們的接收器應答，這就可以確定發送的幀是否已經被傳遞。如果在發送幀時對ACK標志位進行了置1且在一定的時期限內沒有收到應答，發送器將重復進行若干次數的發送，如仍無應答就默認發生錯誤。要注意的是接收到應答只說明發送幀被MAC子層正確接收，而并不說明幀就被正確處理。MAC予層可能正確地接收并應答了一個幀，但是由于缺乏赴理所需的資源，發送幀可能被上層丟棄。因此，很多上層和應用程序要求其他的應答相應。
    SSCS子層為IEEE 802.15.4的MAC層接入IEEE 802.2標準中定義的LLC子層提供聚合服務，LLC子層可以使用SSCS的服務接口訪問IEEE 802.15.4網絡，為應用層提供鏈路層服務。在MAC子層之上的高層包括網絡層和應用層，在IEEE 802.15.4中對這部分沒有具體定義。