Na nejnižší úrovni se nachází CLR- Common Language Runtime realizující základní infrastrukturu, nad kterou je framework vybudován. Nad CLR se nachází několik hierarchicky umístěných knihoven. Ty jsou rozděleny do jmenných prostorů. Základem je knihovna nazvaná Base Class Libary. Nad ní je knihovna pro přístup k datům a práci s XML soubory. Poslední vrstvou je sada knihoven usnadňující práci s uživatelským rozhraním. Je rozdělena do dvou skupin: pro usnadnění vytváření webových aplikací a pro vytváření klasických aplikací. Poslední vrstvu tvoří nelimitovaná množina programovacích jazyků. Jejich základní vlastnosti definuje CLS – Common Language Specification. V současné době jsou firmou Microsoft podporovány čtyři jazyky Visual Basic, C++, C# a Jscript. Tato množina ale není uzavřena a jakýkoliv výrobce ji může rozšířit. Celá tato architektura je podpořena novou verzí vývojového nástroje Visual Studio .NET/Visual Studio 2003.