מערכות הטלפון הסלולארי הראשונות, היו אנלוגיות, והמתקדמות יותר, כולן דיגיטליות.

ההבדל העיקרי בין מערכת אנלוגית לדיגיטלית, הוא השיטה באמצעותה מעבירם את אותות הקול (הדיבור), בין מכשיר הטלפון הסלולארי, לתחנת האם.

בשני סוגי המערכות, המיקרופון קולט את גלי הקול ומתרגם אותם לשינויי מתח חשמלי רציפים (אנלוגיים).

במערכות אנלוגיות – אותות חשמליים אלו מולבשים ישירות על הגל הנושא (גלי הרדיו). בצורה זו מצטבר גם רעש המצטרף לשידור בדרכו, וכן לא ניתן לבצע בדיקה לאיכות המידע המועבר.

במערכות הספרתיות (דיגיטליות) – מקדדים תחילה את האותות החשמליים לצורה ספרתית (דיגיטלית), בקצב דגימה של 8,000 דגימות בשנייה.

לאחר הקידוד, מקבלים אוסף מספרים בינריים ("0" או "1"), המתארים את רמות המתח החשמלי, של האות החשמלי הרציף, בנקודות שונות בזמן. מספרים אלו משודרים לטלפון הקולט, בו הם מתורגמים חזרה לאות מתח רציף (אנלוגי). אותות ספרתיים ניתן לבדוק מבחינת איכות המידע המועבר, באמצעים של תיקון שגיאות (כפי שמבוצע בתקשורת מחשבים).
מספר המערכות הנמצאות בשימוש גדול, ואין התאמה בין שיטות השידור השונות. מכיוון שאין תקן מוסכם, קיימות בעיות תקשורת, בין מכשירים המשתמשים בשיטות שידור שונות.

המערכות האנלוגיות, נקראו בשמות כגון:

AMPS (Advanced Mobile Phone System), TACS, NMAPS (Narrowband AMPS)

המערכות הדיגיטליות, נקראות בשמות כגון:

PCS – 1900 = Personal Communication System,

GSM = Global System for Mobile Communications (in Europe)

TDMA = Time Division Multiple Access

CDMA = Code Division Multiple Access