Nell'uso comune, il termine "telefono" viene usato in senso lato per designare l'intero sistema a cui sono connessi i singoli apparecchi telefonici; si tratta di un sistema che permette l'invio non solo della voce dell'utente ma anche di dati, immagini, o qualsiasi altra informazione che possa essere convertita in energia elettrica. La rete telefonica è costituita da tutte le linee di trasmissione che collegano gli apparecchi degli abbonati e dalle centraline che servono a selezionare un particolare percorso o un insieme di percorsi tra abbonati.

Nel ricevitore dei modelli successivi di telefono il magnete aveva una forma appiattita, e il campo magnetico che agiva sulla membrana era più intenso. Nei trasmettitori moderni, la membrana è montata dietro una griglia e al centro di essa vi è una piccola cupola che forma una cavità in cui sono contenuti granuli di carbone. Le onde sonore che attraversano la griglia esercitano una pressione variabile sulla cupola; quando i granuli vengono compressi, diminuisce la resistenza che essi offrono al passaggio di corrente.

Il disco combinatore degli apparecchi telefonici tradizionali è un ingegnoso dispositivo elettromeccanico. Quando si fa ruotare il disco mobile e si solleva il dito dal foro, una molla fa tornare il disco nella posizione iniziale e il disco, ruotando in senso antiorario, apre un commutatore elettrico per un numero di volte corrispondenti alla cifra desiderata (lo 0 causa 10 aperture del commutatore). Il risultato è il passaggio di un certo numero di impulsi di corrente elettrica tra l'apparecchio telefonico e la centrale. Gli impulsi hanno la tensione fornita dalla centrale, di solito 50 volt, e durano circa 45 millisecondi. Le apparecchiature della centrale contano gli impulsi per determinare quale numero sia stato chiamato.

Oggi la maggior parte dei telefoni è dotata di una tastiera di selezione al posto del disco combinatorio. Poiché in alcune aree vi sono ancora linee sulle quali i segnali a multifrequenza non sono accettati, i telefoni a tastiera sono di solito dotati di un commutatore tramite il quale si può fare in modo che l'apparecchio invii impulsi elettrici anziché toni di frequenza diversa.

Un'importante parte dell'apparecchio telefonico rimane invisibile all'utente: il circuito antilocale. L'effetto locale è un ritorno particolarmente accentuato della voce di chi parla nel ricevitore. Nei primi telefoni il trasmettitore e il ricevitore di ogni apparecchio erano collegati direttamente tra loro oltre che alla linea. In questo modo chi parlava al telefono tenendo il ricevitore all'orecchio udiva la propria voce molto più forte del normale. Oltre a essere spiacevole, il fenomeno induceva l'utente ad abbassare la voce, per cui la persona all'altro capo del filo aveva difficoltà a udire distintamente le parole dell'interlocutore. Il circuito antilocale permette di trasferire l'energia dal trasmettitore alla linea senza trasmetterla al ricevitore, eliminando completamente il problema dell'effetto locale.

Quando si solleva la cornetta del telefono, si chiude un interruttore elettrico, provocando il passaggio di una corrente continua tra l'apparecchio telefonico e la centrale automatica. La centrale rileva questa corrente e rinvia all'apparecchio il cosiddetto segnale di centrale.

Quando l'utente sente il segnale di linea libera, seleziona una sequenza di cifre corrispondente al numero di un abbonato. Il sistema di commutazione della centrale elimina il segnale di linea libera dopo aver ricevuto la prima cifra, e, dopo aver ricevuto l'ultima, determina se il numero chiamato dipende dalla stessa centrale oppure da un'altra. Nel primo caso, vengono inviati alla linea del destinatario impulsi di corrente di chiamata che fanno squillare il telefono. Se qualcuno risponde, sollevando la cornetta, la centrale stabilisce un collegamento tra i due apparecchi.

Se il numero chiamato dipende da una centrale diversa, il processo funziona ugualmente come descritto sopra ma si rende necessario il collegamento fra le due centrali.

In passato i collegamenti tra telefoni venivano effettuati manualmente, da operatori che inserivano spinotti in centralini manuali. Tuttavia con l'ampliamento della rete telefonica, i centralini manuali si dimostrarono troppo lenti, e si rese necessaria una serie di dispositivi meccanici ed elettronici che permettessero di smistare automaticamente le telefonate.

Il primo servizio di radiotelefonia intercontinentale fu inaugurato nel 1927, ma il problema dell'amplificazione scoraggiò la posa in opera di cavi telefonici fino al 1956, quando fu messo in servizio il primo cavo telefonico sottomarino transoceanico del mondo.

Inventato nel 1936, il cavo coassiale impiega conduttori cordati per trasmettere in modo efficiente segnali compresi in un'ampia banda di frequenza. Il moderno cavo coassiale consiste in tubi di rame di 0,95 cm di diametro, ciascuno dei quali contiene un sottile filo di rame tenuto esattamente al centro del tubo da isolatori di plastica posti a circa 2,5 cm di distanza. I tubi di rame proteggono il segnale trasmesso dalle interferenze elettriche e prevengono le perdite di energia tramite radiazione. Un cavo, che può contenere un massimo di 22 tubi coassiali rivestiti da un involucro di polietilene e piombo, può trasmettere simultaneamente fino a 132.000 messaggi.

È un metodo di trasmissione basato sulla ripetizione di onde radio ad altissima frequenza, o microonde, da stazione a stazione. A causa della forte direzionalità delle microonde, la trasmissione deve avvenire tra stazioni reciprocamente visibili, la cui distanza non può superare i 40 km. Un segnale trasmesso tra due ripetitori a microonde può trasportare contemporaneamente fino a 600 telefonate.

La combinazione di sistemi a microonde, cavo coassiale, fibra ottica e satellite forma la rete globale di telecomunicazioni che consente di mettere rapidamente in contatto apparecchi telefonici situati in qualunque punto del globo e anche di scambiare informazioni tra computer.

I sistemi di telefonia per lunghe distanze riescono a trasportare programmi radio e televisivi a stazioni situate a grande distanza per la messa in onda simultanea. La parte audio dei programmi televisivi può essere trasmessa su un normale cavo telefonico, mentre per quella video si ricorre a cavi coassiali, circuiti a microonde o satellitari.