Οι βασικές ηλεκτρομηχανικές λειτουργίες που κάνουν ένα τηλέφωνο να λειτουργεί είναι αρκετά απλές και απλές. Αυτή η εξήγηση περιγράφει τις διαδικασίες που κάνουν ένα σταθερό τηλέφωνο να λειτουργεί. Οι διαδικασίες που κάνουν τα κινητά τηλέφωνα να λειτουργούν και που επιτρέπουν στα τηλέφωνα Voice over Internet Protocol (VoIP) να λειτουργούν, είναι λίγο πιο περίπλοκες, απαιτώντας ραδιοκύματα και Πρωτόκολλο Διαδικτύου (IP). Ωστόσο, οι βασικές αρχές για να λειτουργήσει οποιοδήποτε τηλέφωνο είναι οι ίδιες.
Για να λειτουργήσει ένα σταθερό τηλέφωνο, δύο χάλκινα καλώδια πρέπει να μεταδίδουν δύο πράγματα:
σήματα και φωνή. Τα δύο καλώδια, συνήθως επικαλυμμένα με πράσινο και κόκκινο, είναι η καρδιά της διαδικασίας που κάνει το τηλέφωνο να λειτουργεί. Ενώ το τηλέφωνο στηρίζεται στο άγκιστρο ή στη βάση του, ένας πυκνωτής μέσα στη βάση του τηλεφώνου περιορίζει την ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος που ρέει στο κουδούνισμα, στην πραγματικότητα ένα τσιπ μέσα σε ένα μικρό ηχείο. Ο πυκνωτής αποτρέπει ένα βραχυκύκλωμα στα καλώδια και ο εξοπλισμός του τοπικού τηλεφωνικού κέντρου αναγνωρίζει ότι το τηλέφωνο έχει κλείσει.
Για τη σωστή λειτουργία του τηλεφώνου, ο ήχος πρέπει να μεταδίδεται στα ίδια καλώδια που ενεργοποιούν το κουδούνισμα. Το ακουστικό όλων των τηλεφώνων περιέχει ένα μικρόφωνο που επιτρέπει τη μεταφορά ηχητικών παλμών σε ηλεκτρικούς παλμούς. Το άλλο αναπόσπαστο μέρος του ακουστικού, ο δέκτης, μετατρέπει το ακουστικά διαμορφωμένο ηλεκτρικό ρεύμα ξανά σε ηχητικά κύματα και η φωνή ακούγεται. Η μετάδοση και η λήψη της φωνής, επομένως, εξαρτάται τόσο από τα ηχητικά κύματα όσο και από τους ηλεκτρικούς παλμούς.
Όταν το τηλέφωνο βρίσκεται στη βάση του, μόνο το κουδούνισμα, το τσιπ, είναι συνδεδεμένο ηλεκτρικά. Όταν το τηλέφωνο λαμβάνει μια εισερχόμενη κλήση, το τοπικό τηλεφωνικό κέντρο στέλνει ένα κύμα εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) υψηλής τάσης στον διακόπτη βάσης. Αυτό το κύμα υπερισχύει του πυκνωτή και το ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) της βάσης προκαλεί το κουδούνισμα του τηλεφώνου. Για τηλέφωνα στις ΗΠΑ, αυτό το κύμα είναι συνήθως στην περιοχή των 20 hertz (Hz). Το τηλέφωνο που δέχεται την κλήση επιλέγεται μέσω των παλμών πολλαπλής συχνότητας τόνου κλήσης (DTMF), των κουμπιών στο πληκτρολόγιο τηλεφώνου του καλούντος. Όταν σηκώνονται τα ακουστικά εκπομπής και λήψης, ο διακόπτης στη βάση μεταφέρει τις ηλεκτρικές υπερτάσεις από το εναλλασσόμενο ρεύμα στο συνεχές ρεύμα (DC), επιτρέποντας τη μετάδοση φωνής μέσω των δύο καλωδίων. Οι δύο διακόπτες βάσης ενεργοποιούν στη συνέχεια τα σορτς αντίστασης στα αντίστοιχα καλώδια τους, παράγοντας έναν τόνο κλήσης στο άκρο εκπομπής και ενεργοποιώντας το κουδούνισμα στο άκρο λήψης.
Τα κύρια καλώδια του τηλεφώνου περνούν από τα τηλέφωνα έως τις υποδοχές τηλεφώνου και τα κουτιά εισόδου στο σπίτι ή το κτίριο. Από εκεί, τα τηλεφωνικά καλώδια που δένονται στους απανταχού τηλεφωνικούς στύλους κατά μήκος του δρόμου μεταφέρουν κλήσεις στο τοπικό κέντρο. Από το τοπικό κέντρο, οι γραμμές οπτικών ινών, η ραδιοφωνική μετάδοση και, για τις υπεραστικές κλήσεις, οι δορυφορικές μεταδόσεις μεταφέρουν μια κλήση στον προορισμό της, όπου καταλήγει πίσω στα δύο χάλκινα καλώδια.
Τα ραδιοκύματα χρησιμοποιούνται για να κάνουν ένα κινητό τηλέφωνο να λειτουργεί σωστά. Τα πρωτόκολλα Διαδικτύου (IP), η ψηφιοποίηση δικτύου και η μεταγωγή πακέτων χρησιμοποιούνται για να λειτουργήσει το τηλέφωνο VoIP.