Τα μόντεμ Παγκόσμιου Συστήματος Κινητών Επικοινωνιών (GSM) είναι εξειδικευμένοι τύποι μόντεμ που λειτουργούν μέσω ασύρματων δικτύων που βασίζονται σε συνδρομή, παρόμοια με ένα κινητό τηλέφωνο. Ένα μόντεμ GSM δέχεται μια κάρτα SIM (Subscriber Identity Module) και ουσιαστικά λειτουργεί σαν κινητό τηλέφωνο για υπολογιστή. Ένα τέτοιο μόντεμ μπορεί να είναι ακόμη και ένα αποκλειστικό κινητό τηλέφωνο που χρησιμοποιεί ο υπολογιστής για δυνατότητες δικτύου GSM.
Τα παραδοσιακά μόντεμ είναι προσαρτημένα σε υπολογιστές για να επιτρέπουν συνδέσεις μέσω τηλεφώνου με άλλα συστήματα υπολογιστών. Ένα μόντεμ GSM λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο, εκτός από το ότι στέλνει και λαμβάνει δεδομένα μέσω ραδιοκυμάτων και όχι μέσω τηλεφωνικής γραμμής. Αυτός ο τύπος μόντεμ μπορεί να είναι μια εξωτερική συσκευή συνδεδεμένη μέσω καλωδίου Universal Serial Bus (USB) ή σειριακού καλωδίου. Συνηθέστερα, ωστόσο, είναι μια μικρή συσκευή που συνδέεται απευθείας στη θύρα USB ή στην υποδοχή κάρτας ενός υπολογιστή ή φορητού υπολογιστή.
Ένα μόντεμ GSM είναι μια γενική συσκευή επικοινωνίας όπως και οι ενσύρματοι πρόγονοί του, αλλά επειδή η υπηρεσία βασίζεται σε συνδρομή, πρέπει να έχει εγκατεστημένη κάρτα SIM. Αυτή η κάρτα συνδέει το μόντεμ με τον κατάλληλο πάροχο και προσδιορίζει τον χρήστη της συσκευής στο δίκτυο κινητής τηλεφωνίας. Με αυτόν τον τρόπο, το μόντεμ GSM λειτουργεί ακριβώς όπως ένα κινητό τηλέφωνο. Στην πραγματικότητα, πολλά κινητά τηλέφωνα χρησιμοποιούν επίσης κάρτες SIM για τον ίδιο σκοπό. Δεδομένου ότι η κάρτα SIM περιέχει στην πραγματικότητα όλα τα δεδομένα συνδρομής, ιδιότητας μέλους και χρήστη, αυτές οι κάρτες είναι συνήθως εναλλάξιμες μεταξύ μόντεμ GSM και κινητών τηλεφώνων GSM.
Παρόμοια με τον τρόπο που τα μόντεμ μέσω τηλεφώνου μετέτρεψαν τα αναλογικά σήματα σε ψηφιακά και αντίστροφα, τα μόντεμ GSM μετατρέπουν ψηφιακά δεδομένα σε μηνύματα Υπηρεσίας Σύντομων Μηνυμάτων (SMS) για αποστολή και λήψη μηνυμάτων μέσω του ασύρματου δικτύου. Τα μηνύματα SMS είναι μικρές εκρήξεις δεδομένων που αποστέλλονται και λαμβάνονται όπως τα πακέτα δεδομένων στα μόντεμ μέσω τηλεφώνου.
Πολλά έξυπνα τηλέφωνα τρίτης γενιάς (3G) και τέταρτης γενιάς (4G) χρησιμοποιούν τεχνολογία GSM ώστε να μπορούν να λειτουργούν ως ασύρματα hotspot για υπολογιστές. Μπορούν να συνδεθούν στον υπολογιστή μέσω καλωδίου USB ή ασύρματα μέσω δικτύου ευρείας πιστότητας (Wi-Fi) ή μέσω Bluetooth®. Αυτό επιτρέπει στους χρήστες να έχουν πρόσβαση στο Διαδίκτυο με το έξυπνο τηλέφωνό τους που λειτουργεί ως μόντεμ GSM και όχι ως παραδοσιακή σύνδεση Wi-Fi. Για πολλούς χρήστες που έχουν ένα πρόγραμμα απεριόριστων δεδομένων στο έξυπνο τηλέφωνό τους, αυτή η λύση είναι λιγότερο δαπανηρή από την πληρωμή για μια ξεχωριστή σύνδεση στο Διαδίκτυο ή την πληρωμή τελών σύνδεσης ή συνδρομών σε δημόσια σημεία πρόσβασης Wi-Fi.