NVMe通过TCP网络传输在2018年的技术提议TP 8000中提出，在2019年成为NVMe-oF 1.1协议标准的一部分。
和RDMA协议相比，使用TCP协议会带来远高于本地PCIe访问的网络延迟，使得NVMe协议低延迟的目标遭到破坏。不过，在NVMe虚拟化实现的前提下，NVMe-oF Target端并不一定需要真实的NVMe设备，可以是由分布式系统虚拟出来的一个虚拟NVMe设备，未必继承物理NVMe设备的高性能的属性。在这一前提下，使用低速的TCP协议也未尝不可。
此外，虽然TCP协议在很大程度上会降低性能，但是TCP也可以使用offloading，或者使用Smart NIC、FPGA。那么潜在的性能损失，可以得到一定的弥补。
在存储协议栈中，NVMe驱动层位于块层以下。NVMe指令通过不同的传输类型发送给不同的目标端，其中可以通过FC/TCP/RDMA，即NVMe-oF，发送给非本机的设备。
在NVMe-oF的协议栈中，NVMe的接口及指令位于最上层，此层是NVMe的通用实现，NVMe/PCI及NVMe-oF均需支持上层的接口实现及指令传输。
NVMe-oF由于需要支持远端传输，因而对传输数据类型的封装及设备发现连接等进行了定义，FC/TCP/RDMA均需支持上述逻辑。
而再往下一层，则体现了FC/TCP/RDMA不同传输类型的实现差异。
NVMe/TCP，就是将NVMe指令及数据通过TCP报文传输。下图中，PDU即NVMe/TCP的一个数据单元：
NVMe/TCP指令及数据即封装在NVMe/TCP PDU中，其中PDU头部记录PDU类型。
NVMe/TCP PDU支持传输以下类型报文，其中NVMe控制指令即使用下表中的CapsuleCmd，数据传输使用H2CData、C2HData。不同类型的报文有有着相同的数据结构，仅个别字段字节大小存在差异：
NVMe控制器将运行一个设备发现服务，并监听一个TCP端口，等待连接。此后，主机便可向控制器发起建立TCP连接。一旦建立了TCP连接，主机就会向控制器发送一个初始化连接请求（ICReq）PDU。 当控制器接收到ICReq PDU时，该控制器以初始化连接响应（ICResp）PDU 进行响应，交换用于建立连接和配置的参数。建立连接后，主机和控制器就可以进行Capsule和Data传输。NVMe/TCP还支持TLS进行加密传输。
