Não confundir multi-layer com multi-tier. Claro que arquiteturas multi-tier provavelmente só funcionarão se a aplicação for multi-layer.
Quanto mais camadas "melhor"?
Vou começar pelo mais simples. Quanto menos camadas, melhor. É óbvio que a adição de camadas torna o software mais complexo. Claro que isto não quer dizer que apenas uma camada é o ideal. Tem que analisar o problema específico e qual trará mais vantagens.
Certas complexidades existem para resolver certos problemas, para atender certos requisitos. Se não for para isto uma camada é melhor porque ela é mais simples. Hoje quase tudo tem mais camadas porque existem requisitos que exigem isto mas ninguém deve tornar o software mais complexo só porque estava escrito em um livro que deve fazer isto.
Há casos que uma camada está bom demais. Não existe motivo para adicionar camadas em sistemas simples com poucas alterações desenvolvido por um programador onde se conhece o exato ambiente onde ele vai funcionar. Tentar adicionar camadas neste caso é ir contra o YAGNI e adicionar custo de desenvolvimento desnecessário.
Adicionar mais uma camada é útil porque permite separar as regras de negócio da interface com o usuário. Pelo menos isto é o que ocorre na maioria dos casos. Isto é um ganho enorme em termos de organização mas fará você ter que lidar com uma mesma entidade em dois locais diferentes. Tem técnicas para minimizar algumas duplicidades mas complica o desenvolvimento.
Então precisa analisar se o ganho compensa. Só a experiência dá subsídios para isto. E mesmo assim as chances de uma avaliação estar errada é grande. E também não é fácil medir. Por isto é comum as pessoas optarem por um padrão definido e vão com ele em qualquer situação. Parece que é melhor errar porque fez o que todo mundo faz do que fazer o que possivelmente é melhor para o caso específico. Mas não concordo com isto.
3 Camadas
O mais comum é ter 3 camadas (dá medo isso só existir em português). Pra falar a verdade não conheço nada útil com mais do que isto. Em 3 camadas as regras de negócio são melhor organizadas separando o modelo dos dados da maneira como elas devem ser manipuladas pela aplicação quando interagem com outras partes, especialmente com a interface de usuário.
O uso de 3 camadas é disparado o mais usado por desacoplar todas as partes necessárias e dar mais flexibilidade na forma de montar a aplicação, sem exageros. Você tem a camada de apresentação, de aplicação e de negócios. Há casos que esta última delega a persistência e outras operações para uma quarta camada. Pode ser exagero. Embora utilizado-se um framework que abstraia todo trabalho pode ser vantajoso. Mas aí parece que você só tem 3 camadas novamente.
Quais as vantagens de se fazer isso? E as desvantagens?
A maior vantagem é poder trocar certos componentes, tornar as partes da aplicação independentes. Poder fazer alterações em uma parte sem afetar as demais.
Também é útil para que vários desenvolvedores (não necessariamente programadores) possam trabalhar na mesma aplicação cada um cuidando da parte em que ele é especialista.
Fica mais fácil testar.
Desvantagem
Se o desenvolvimento é feito por uma pessoa ou os desenvolvedores tem suas tarefas definidas por outros critérios e a aplicação não precisa hoje e não vai precisar amanhã de uma mudança de seus componentes, utilizar camadas é masturbação mental. É aumento de complexidade à toa.
Quando usar
Um dos ERPs mais conhecidos do mercado, que eu trabalhei, obteve seu sucesso com apenas uma camada. Claro que em algum momento teve que adicionar camadas, mas ele pode fazer isto quase transparentemente para a aplicação, na maior parte dos casos. E é claro que aprendemos que o marketing é mais importante que a engenharia :)
Não usar
Em sistemas internos onde a equipe é bem pequena, o banco de dados é conhecido, se sabe onde vai rodar, quais as exatas necessidades daqueles usuários, camadas costumam ser excesso de zelo. Não crie complexidade onde não precisa.
Web
Hoje tem um fator que deve ser considerado. A Web! Sistemas precisam funcionar em uma tecnologia que é multi-tier e por isso precisa ser multi-layer. E nos casos em que a solução também roda em desktop há um motivo a mais para a flexibilidade. Ou seja, o mercado passou ter um requisito que tornou o multi-layer quase uma obrigação.
Escalabilidade
Arquiteturas multi-tier costumam permitir mais escalabilidade. E isto passou ser um novo requisito em alguns casos, mas não na maioria. E como dito antes, multi-tier exige multi-layer.
Interface com usuário
Os padrões de arquitetura mais comuns para interface com o usuário (parece ser o foco da pergunta) em 3 camadas são: MVC, MVP, MVVM. Provavelmente eles se tornaram conhecidos por estarem atrelados à tecnologias que fizeram sucesso. Ver mais em O que é MVP e MVVM?.
Coloquei no GitHub para referência futura.