Cùng với Web, thư điện tử là một trong những ứng dụng Internet thông dụng nhất. gần giống thư tín thông thường, e-mail là dịch vụ không đòi hỏi đồng bộ - nghĩa là mọi người gửi và đọc thư khi thấy thuận tiện, không cần theo kế họach trước. Nhưng khác với thư tín thường, e-mail nhanh, dễ gửi và chi phí thấp. hơn nữa những bản tin e-mail ngày nay có thể chứa đựng các hyperlink, văn bản định dạng HTML, hình ảnh, âm thanh và cả video.
Hình 3.8 minh họa hệ thống thư điện tử trên mạng Internet gồm có 3 thành phần phần chính: user agent, mail máy chủ và SMTP (Simple Mail
Transfer Protocol). Để tiện theo dõi, chúng ta sẽ lấy ví dụ người A gửi e-mail cho B để mô tả 3 thành phần trên. Chương trình giao tiếp người dùng cho phép đọc, hồi âm, gửi, lưu giữ và soạn thảo các thư (user agent dành cho e-mail còn được gọi là trình đọc thư). Khi A soạn thảo xong thư, user agent của A sẽ gửi thư tới máy chủ thư điện tử của A, tại đây thư được đặt vào trong hàng đợi để gửi ra ngoài. Khi B muốn đọc thư, user agent của B sẽ lấy thư trên hộp thư của B tại máy chủ thư điện tử. Hiện nay, những phần mềm soạn e-mail thông dụng là Eudora, Microsoft Outlook và Nescape Messenger.
Máy chủ thư điện tử là thành phần cốt lõi trong hệ thống e-mail. Mỗi người có một hộp thư đặt trên máy chủ thư điện tử. Hộp thư của B quản lý, lưu giữ các thư gửi từ B. Thư được tạo ra tại user agent của người gửi, được gửi từ máy chủ thư điện tử của người gửi, rồi tới máy chủ thư điện tử của người nhận - và cuối cùng được chuyển vào hộp thư của người nhận. Khi B muốn truy cập vào hộp thư của mình, máy chủ thư điện tử chứa hộp thư của B sẽ kiểm chứng B thông qua tên và mật khẩu truy nhập. Máy chủ thư điện tử của A cần phải xử lý khi máy chủ thư điện tử của B gặp sự cố. Nếu máy chủ thư điện tử của A không thể gửi thư cho máy chủ thư điện tử của B, nó sẽ giữ những thư đó trong hàng đợi gửi bản tin và sẽ cố gắng gửi lại các bản tin. Quá trình gửi lại được tiến hành thường xuyên 30 phút một lần trong năm ngày. Và sau vài ngày, nếu vẫn không thành công thì máy chủ sẽ huỷ bỏ thư và gửi thư báo cho người gửi (A).
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) là giao thức gửi thư điện tử của tầng ứng dụng. SMTP sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu tin cậy của TCP để truyền thư từ máy chủ thư điện tử của người gửi đến máy chủ thư điện tử của người nhận. Giống các giao thức khác ở tầng ứng dụng, SMTP có 2 phía: phía máy khách, trên máy chủ thư điện tử của người gửi và phía máy chủ trên máy chủ thư điện tử của người nhận. Tất cả các máy chủ thư điện tử đều chạy cả hai phía máy khách và máy chủ của SMTP. Máy chủ thư điện tử đóng vai trò máy khách khi gửi thư và đóng vai trò máy chủ khi nhận thư.