Application layer firewalls که برخی مواقع به عنوان proxy firewalls یا application gateways نیز شناخته می شود می تواند در لایه سه و بالاتر مدل OSI کار کند. بسیاری از این proxy servers دارای نرم افزار خاصی هستند که درخواست ها را از کلاینت می گیرند و کلاینت برای لحظه ای منتظر نگه می دارند و درخواست کلاینت را به صورتی به مقصد ارسال می کنند که خودش این درخواست را دارد.
proxy firewall به عنوان یک واسط بین کلاینت و سرور (مقصد) عمل می کند و هیچ ارتباط مستقیمی بین کلاینت و سرور مقصد رخ نمی دهد. چون application layer gateway می تواند تا لایه هفتم عمل کند این پتانسیل را دارد که به صورت دقیق تمام بسته هایی که بین کلاینت و سرور مبادله می شوند را بررسی کند و بر این اساس می توانید قوانین را براساس هر آنچه که فایروال می بیند تنظیم کنید.مزایا و معایب application layer gateways به شرح زیر است :