La telefonía móvil funciona a través de ondas de radio. Cada terminal actúa al mismo tiempo como emisor y receptor, que se comunica con la antena de telefonía más próxima, a la que se denomina estación base o BTS.
De los BTS la señal se traslada a los BSC (siglas en inglés de "controlador de estaciones base"), que actúan como concentradores de varias de estas antenas. Por último, la señal llega a los MSC (siglas en inglés de "centro de conmutación móvil"), que se encargan de establecer la comunicación cuando uno de los clientes marca un número, de enviar los mensajes cortos y de cobrar las llamadas por su duración. Todas estas conexiones se pueden realizar de diversas maneras, no sólo mediante ondas sino también a través de redes fijas y otros tipos de enlaces.
El MSC puede completar esa labor porque sabe cerca de qué celda se encuentran los terminales gracias al identificador único con que se registran en el VLC (siglas en inglés de "registro de la ubicación del visitante"). Se trata de una base de datos que asigna un número de identificación temporal a todos los aparatos que entran en su cobertura. Para que un hipotético rastreo sea más dificultoso, suele ser temporal y lo varían. Esta característica inherente de la telefonía móvil permite además usos comerciales como los sistemas de localización de personas, que compiten con el GPS aunque con menor precisión.
Esta información se averigua con facilidad gracias a que el terminal busca constantemente antenas (pueden darle cobertura simultáneamente varias) que le proporcionen la señal más fuerte. Con esta información se puede triangular la señal y obtener su situación. De esta manera, las operadoras saben de antemano a dónde tienen que encaminar una llamada entrante, una información imprescindible por la movilidad que proporciona esta tecnología, y pueden calcular la potencia de señal necesaria para contactar desde la antena más cercana con el terminal.
Cuando se establece la llamada, los teléfonos de ambas personas comienzan a mandar y recibir audio digitalizado y comprimido a través de las ondas. Si los hablantes se mueven, los teléfonos cambian a la celda que les provea de una señal más potente sin que se corte la comunicación.
Las antenas se sitúan en sitios altos para alcanzar mayor cobertura y conforman lo que se conoce como celdas, que se agrupan entre sí y dan cobertura a los teléfonos. Cada una de las celdas se comunica en una frecuencia en concreto, para que no haya interferencias con las adyacentes, y enlaza con los terminales de los clientes.
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