Aquest nivell d'interoperabilitat té per objectiu garantir que la informació s'intercanvia sense que es perdi el seu significat. Els estàndards utilitzats en aquest nivell són vocabularis controlats que permeten normalitzar els continguts que s'intercanvien en base a un model conceptual, i utilitzant un sistema de codificació.

La principal diferenciació del llenguatge que es realitza quan s'està treballant la interoperabilitat semàntica és la que contraposa el llenguatge natural al vocabulari controlat. A la vegada, aquest darrer es pot classificar segons el seu ús als sistemes d'informació, distingint entre el vocabulari d'interfície (o d'entrada), el de referència i el de sortida (o agregació). En base a la seva estructura i contingut, els vocabularis controlats també es poden classificar en tesauros, catàlegs, classificacions, terminologies i ontologies.