Beim Einschalten löst das Handy eine Folge von Funksignalen aus und nimmt Kontakt mit der nächsten Mobilfunk-Basisstation des Netzbetreibers auf. Dort wird das Telefon identifiziert und seine Position während des gesamten Betriebs fortlaufend an alle Funkverbindungsstellen des Netzbetreibers übermittelt. Der Datenaustausch zwischen Handys und Sendemasten erfolgt über Mikrowellen – hochfrequente elektromagnetische Felder, die in kurzen Häppchen hin und her geschickt werden. Diese so genannten „gepulsten Funkwellen“ übertragen Sprache, SMS-Zeichen, beim mobilen Internet auch Musik, Bilder und Videos. Als Übertragungsstandard hat sich bei uns GSM (Global System for Communication) durchgesetzt. Hinzu kommen inzwischen schnellere, nicht gepulste Standards wie UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) und HSDPA (High Speed Downlink Packet Access).

Die Antennen der Basisstationen – in Städten häufig auf Dächern, auf dem Land oft auf einzeln stehenden hohen Masten – dürfen nicht zu weit vom Handy entfernt sein, sonst leidet die Empfangsqualität. Je nach Landschaft und Bebauung deckt eine Basisstation einen Umkreis von einigen hundert Metern bis zu zehn Kilometern und mehr ab. Die Gebiete überlappen sich, damit auch bei einer Fahrt im Zug oder im Auto ein kontinuierlicher Empfang gewährleistet ist. Rund 50.000 solcher Funkzellen sind nötig, um für ganz Deutschland eine flächendeckende Mobilfunkversorgung zu erreichen.