Warstwa AAL-3/4 powstała z połączenia dwóch warstw: 3 i 4, początkowo specyfikowanych jako dwa oddzielne typy warstwy AAL. Jest ona odpowiedzialna za transmisję ramek o zmiennej długości (max. do 65536 bajtów), po zestawionej drodze połączeniowej, realizując jednocześnie detekcję błędów. Obsługiwane ramki są przesłane w ramach usług połączeniowych i bezpołączeniowych klasy C i D o zmiennej przepływności bitowej. Protokół ten jest kompatybilny ze standardem sieci metropolitalnych IEEE 802.6 (DQDB). Umożliwia multipleksowanie wiadomości w obrębie pojedynczego VPI/VCI. Daje to możliwość łatwej integracji obu standardów.
Warstwa AAL-3/4 może pracować w dwóch trybach: przesyłania wiadomości (Message Mode) lub strumieniowym (Streaming Mode). W trybie przesyłania wiadomości jednostka AAL-SDU jest transmitowana przez styk AAL w dokładnie jednej jednostce AAL-IDU (Interface Data Unit), podczas gdy w trybie strumieniowym jest to jedna lub więcej jednostek AAL-IDU. Zatem w pierwszym przypadku powstaje jedna jednostka CS-PDU, a w drugim wiele takich jednostek, co zmniejsza opóźnienie transportowe pakietu Omawiane dwa tryby działania zostały zilustrowane w prezentacji. W trybie strumieniowym może być zastosowana wewnętrzny tryb potokowy (pipelining) w związku z czym segment warstwy ALL może zainicjować transfer danych do odbiorczego segmentu warstwy ALL, zanim dostępna jest kompletna jednostka AAL-SDU.
W ramach wymienionych dwóch trybów działania możemy realizować operacje pewne (Assured Operation) i operacje niepewne (Nonasured Operation). Operacje pewne gwarantują dostarczanie wszystkich SDU w kolejności w jakiej zostały otrzymane z warstwy ATM, zgubione lub uszkodzone komórki są retransmitowane, realizowane są również mechanizmy sterowania przepływem. Działanie w trybie operacji pewnych jest możliwe tylko dla połączeń punkt - punkt warstwy ATM. Działanie w trybie operacji niepewnych nie zapewnia retransmisji zagubionych lub uszkodzonych komórek. Kiedy wystąpi taka sytuacja uszkodzone jednostki SDU są transportowane do wyższych warstw. Mechanizmy sterowania przepływem są stosowane tylko dla połączeń ATM typu punkt - punkt. Usługi, które mogą być świadczone z wykorzystaniem AAL3/4 to: bezpołączeniowa transmisja danych, ATM-DXI i SMDS.