Na implementação do NFS realizada pela SUN, existem três entidades a serem consideradas: a interface com o sistema operacional, o sistema de arquivos virtual (VFS - Virtual File System) e a interface com o sistema de arquivos de rede (NFS - Network File System). A interface com o sistema operacional Unix foi preservada, assegurando desta forma compatibilidade com aplicações existentes. As aplicações continuam usando funções tais como read e write para acessar arquivos NFS da mesma forma que utilizam para acessar arquivos locais.

O VFS é melhor visualizado como uma camada que foi acrescida ao sistema de arquivos Unix tradicional. Os filesystems Unix são compostos de diretórios e arquivos, cada um dos quais possuindo um inode (index node) que contém informações sobre o arquivo tais como localização, tamanho, propriedade, permissões e datas de acesso. Cada inode recebe um número único dentro do sistema operacional. Arquivos ou diretórios em sistemas diferentes todavia podem possuir o mesmo identificador. Este é um problem existente em um ambiente de rede, devido ao fato de que sistemas remotos precisam ser montados dinamicamente e conflitos de endereçamento ocasionariam enormes transtornos. Para resolver este problema foi criado o VFS, o qual é baseado em uma estrutura de dados chamada vnode. No VFS se assegura que arquivos possuem identificações númericas únicas, mesmo dentro de um ambiente de rede. Os vnodes separam as operações no filesystem da semântica de sua implementação. Acima da interface com o VFS, o sistema operacional opera em termos de vnodes; abaixo desta interface, o sistema operacional pode ou não implementar inodes. A interface VFS pode conectar o sistema operacional a uma grande diversidade de sistemas de arquivos, como por exemplo, sistemas FAT, NTFS, HPFS, etc. O VFS local conecta o sistema de arquivos a um dispositivo local.

O VFS remoto define e implementa a interface NFS baseado nos protocolos RPC e XDR.

No caso de acesso através de um VFS local, os pedidos são direcionados ao sistema de arquivos em dispositivos conectados à máquina cliente. No caso de acesso remoto, o pedido passa através das camadas RPC e XDR chegando à rede. Originalmente o protocolo utilizado para o transporte era o UDP/IP. O NFS versão 3.0 utiliza TCP/IP. Do lado do servidor, os pedidos passam pelas camadas RPC e XDR até chegar ao servidor NFS; o servidor utiliza vnodes para acessar um de seus vfs locais e atender ao pedido.