Bei dem zweiten Layer (MP2) wird ebenfalls eine Filterbank mit 32 Subbändern eingesetzt. Durch Bildung von so genannten Subframes (ein Frame besteht aus 3 Subframes) konnte die Zeitauflösung aber deutlich erhöht werden. Des Weiteren wurde das Bitpacking verbessert, was ebenfalls zu einer höheren Kompressionsrate führt. MP2 wird u. a. bei digitalem Rundfunk verwendet. Die Bitrate liegt dabei typischerweise im Bereich von 192–256 kB/s. Decoder für den Layer 2 können automatisch Layer 1 abspielen, Decoder für den Layer 1 aber nicht Layer 2.

Am bekanntesten und weitesten verbreitet ist der Layer 3 (MP3). Im Internet hat er sich in kürzester Zeit zum Standardformat für Musik etabliert. MP3-Dateien zeichnen sich durch eine sehr hohe Kompressionsrate aus. Bei diesem Layer wird eine so genannte Hybrid-Filterbank eingesetzt. Zunächst wird die bei MP1 und MP2 eingesetzte Filterbank mit 32 Subbändern verwendet. Anschließend wird darauf eine MDCT (Modified Discrete Cosinus Transformation) angewendet, durch die die Frequenzauflösung von 32 auf maximal 576 Frequenzbereiche erhöht wird. Da bei manchen Signalen die Zeitauflösung durch die MDCT zu gering ist, sind zwei verschiedene Blocklängen, die ›short blocks‹ (384 Samples) und die ›long blocks‹ (1152 Samples) definiert. Die short blocks bieten mit ihren 384 Samples eine hinreichend hohe Zeitauflösung. Das Joint-Stereo wird bei MP3 zusätzlich um das ›Mid/Side‹-Coding erweitert. Hier werden nicht der linke und rechte Kanal sondern ein Mitten- und Seitenkanal übertragen.⁵¹