Межсетевой экран уровня приложений работает в одном из двух режимов: пассивном или активном. Активные МСЭ уровня приложений проверяют все входящие запросы, детектируя уязвимости, позволяющие осуществлять SQL-инъекции, XSS-атаки, а также подмены параметров или файлов cookie. Приложению передаются лишь "чистые" запросы. Пассивные МСЭ уровня приложений работают по принципу IDS-систем: они также сканируют все входящие запросы, но не блокируют их при обнаружении потенциальной кибератаки.
МСЭ уровня приложений увеличивают общий уровень безопасности инфраструктуры приложения, предотвращая кибератаки, которые могли бы вызвать отказ в обслуживании или нанести существенный ущерб. Обычно МСЭ уровня приложений обновляются удаленно, что позволяет предотвращать атаки с эксплуатацией новых уязвимостей. Такие межсетевые экраны обычно более актуальны, чем специфические проверки безопасности внутри самих приложений.
МСЭ уровня приложений используется для мониторинга трафика на всех уровнях OSI, включая уровень приложений.