虛擬網路層包含虛擬網路介面卡和虛擬交換器。ESXi 依賴虛擬網路層來支援虛擬機器與其使用者之間的通訊。此外,主機可使用虛擬網路層與 iSCSI SAN 和 NAS 儲存區等進行通訊。

這些用來保護虛擬機器網路安全的方式取決於所安裝的客體作業系統、虛擬機器是否在受信任環境中執行,以及其他各種因素。與其他一般的安全性措施 (例如,安裝防火牆) 搭配使用,可大大增強虛擬交換器的保護作用。

ESXi 還支援 IEEE 802.1q VLAN,可為虛擬機器網路或儲存區組態提供進一步保護。VLAN 可讓您將實體網路分段,以便讓同一實體網路中的兩台機器無法相互收發封包,除非位於相同的 VLAN 上。