Mũi tên vàng là kết nối trực tiếp; mũi tên đỏ là kết nối thông qua mạng. The U.S. Naval Observatory Đồng hồ chủ dự phòng tại Schriever AFB (Colorado) là một nguồn Stratum-0 cho NTP

NTP sử dụng kiến trúc phân cấp, phân lớp cho các cấp nguồn đồng bộ, mỗi một cấp trong phân cấp này được gọi là một "statum' và được gán một số của cấp bắt đầu từ 0 là cấp cao nhất. Cấp stratum chỉ ra nó đã qua bao nhiêu trung gian để đến được cấp tham chiếu và cấp stratum cũng giúp tránh tham chiếu vòng trong phân cấp. Chú ý rằng cấp stratum không có ý nghĩa chỉ chất lượng hay độ ổn định, dễ dàng tim thấy một nguồn đồng bộ "stratum 3" có chất lượng tốt hơn một nguồn "stratum 2" khác. Định nghĩa về statum này cũng khác với stratum dùng trong đồng bộ viễn thông.

Stratum 0Bao gồm những thiết bị như đồng hồ nguyên tử (atomic clock), đồng hồ GPS hay các đồng hồ vo tuyến khác. Thiết bị Stratum-0 thường không được kết nối trực tiếp vào mạng mà được kết nối với máy tính (ví dụ thông qua cổng RS-232 sử dụng tín hiệu xung).Stratum 1Đây là các máy tính kết nối với thiết bị Stratum 0. Đây là nguồn đồng hồ tham chiếu cho các server Stratum 2. Các máy tính này còn được gọi là time server. Các server Stratum 1 (với NTPv3 hay trước đó) có thể không hoạt động với độ chính xác của cấp Stratum 1.Stratum 2Là các máy tính gửi các yêu cầu NTP đến cho server Stratum 1. Thông thường máy tính Stratum 2 sẽ tham chiếu từ nhiều server Stratum 1 và sử dụng thuật toán NTP để thu thập thông tin chính xác nhất, và bỏ tham chiếu đến các server Stratum 1 hoạt động không chính xác. Các máy tính Stratum 2 sẽ liên lạc với các máy tính Stratum 2 khác để có được thời gian chính xác và ổn định hơn trong nhóm. Máy tính Stratum 2 theo phân cấp lại là nguồn tham chiếu cho các yêu cầu từ Stratum 3.Stratum 3Các máy tính mày cũng thực hiện các chức năng như Stratum 2, và tương tự cũng là nguồn tham chiếu cho các cấp thấp hơn, có thể có tối đa 16 cấp. Tùy vào phiên bản, NTP có thể hỗ trợ đến 256 Stratum.

Trong phiên bản NTP 5 đang được phát triển, dự kiến chỉ có 8 stratum được cho phép. Hầu hết các NTP clients sẽ tham chiếu đến Stratum 2 server, nên sẽ không bị ảnh hưởng khi có ít cấp hơn.