Publicado em 2009, o padrão 802.11n foi projetado para garantir um aumento de até seis vezes na quantidade limite de banda dos padrões 802.11g e 802.11a. Além disso, esse padrão foi planejado com o intuito de ser retro-compatível com os padrões anteriores, tendo adicionado canais de 40 MHz à camada física e podendo operar nas bandas de 2,4GHz (802.11b/g) e 5GHz (802.11a).

Um dois principais avanços veio com a introdução da tecnologia MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), uma técnica de processamento de sinais para transmitir múltiplos fluxos de dados através de várias antenas. Uma das formas de se fazer isso é com o uso da Spatial Division Multiplexing (SDM), que multiplexa os fluxos de dados simultaneamente em um espectro de banda larga, o que aumenta a banda passante, necessitando apenas que haja uma antena no transmissor e outra no receptor para cada fluxo.

Outra melhoria feita foi no Intervalo de Guarda (GI), um pequeno intervalo entre as transmissões cujo objetivo é impedir que as transmissões interfiram umas com as outras, tornando-as imunes a atrasos e eco. O GI já existia em padrões anteriores, mas no padrão 802.11n o intervalo foi diminuído de 80ms para 40ms, gerando um aumento na taxa de transmissão sem perda de qualidade.

O padrão 802.11n também introduziu a tecnologia de agregação de quadros (frame aggregation), na qual os pacotes de dados são combinados em pacotes maiores e em menor quantidade, diminuindo o gasto de banda com cabeçalhos de controle de acesso e melhorando a performance. Da mesma forma, o Reduced Inter Frame Spacing (RIFS) garante um aumento na taxa ao reduzir o espaçamento entre os pacotes quando não houver a necessidade de um espaçamento maior.

Graças a essas melhorias significativas, em um canal de 40MHz, com quatro fluxos de dados e GI de 40ms, as transferências podem atingir uma taxa teórica de 600 Mbps.