El telèfon mòbil (també anomenat telèfon cel·lular) és un dispositiu electrònic amb ràdio de curt abast usat per a comunicacions mòbils de veu i dades. Funciona sobre una xarxa d'estacions base especialitzades distribuïda pel territori, conegudes com a cel·les. A més de la funció de veu estàndard d'un telèfon, els mòbils actuals poden suportar molts serveis addicionals i accessoris, com els SMS per a missatges de text, correu electrònic, commutació de paquets per a l'accés a Internet, jocs, bluetooth, infrarojos (IrDA), càmera amb gravador de vídeo, i MMS per enviar missatges amb fotos i vídeo. La majoria dels telèfons mòbils es connecten a una xarxa d'estacions base (cel·les), que al seu temps estan interconnectades amb la xarxa telefònica commutada (amb l'excepció de telèfons mòbils per satèl·lit).
El concepte d'una xarxa de ràdio cel·lular es va inventar l'any 1947 als Laboratoris Bell, però va ser l'any 1983 quan es van fabricar els primers equips als Estats Units. L'ús de la paraula cel·lular per a la telefonia mòbil deriva de les estacions base, que enllacen via ràdio els telèfons mòbils amb els controladors d'estacions base, estan disposades en forma de malla, formant cèl·lules o cel·les (com un rusc d'abelles). D'aquesta manera, cada estació base està situada en un nus d'aquestes cel·les i té assignada un grup de freqüències de transmissió i recepció pròpies. Atès que el nombre de freqüències és limitat, amb aquesta disposició es pot reutilitzar les mateixes freqüències en altres cel·les (sempre que no sigui adjacents) per tal d'evitar interferències entre elles.
La xarxa de telefonia mòbil analògica (TMA), com el seu nom indica, realitza la comunicació mitjançant senyals de veu analògiques tant en el tram radioelèctric com en el terrestre. En la seva primera versió va funcionar en la banda radioelèctrica dels 450 MHz, treballant posteriorment en la banda dels 900 MHz. A Espanya la xarxa de telefonia mòbil analògica va ser desconnectada a partir del 31 de desembre de 2003.
La xarxa de telefonia mòbil digital, on la comunicació es realitza mitjançant senyals digitals, permet optimitzar tant l'aprofitament de les bandes de radiofreqüència com la qualitat de transmissió. El seu exponent més significatiu en l'àmbit públic és l'estàndard GSM (telefonia de segona generació) i l'anomenada tercera generació, UMTS. Funciona en les bandes de 850/900 i 1800/1900 MHz. El 2004 va arribar als 1000 milions d'usuaris arreu del món. Hi ha un altre estàndard digital, present a Amèrica i Àsia, denominat CDMA. En l'àmbit privat i de serveis d'emergències com policia, bombers i serveis d'ambulàncies s'utilitzen els estàndards Tetrapol i TErrestrial Trunked Ràdio (TETRA) en diferents bandes de freqüència.
Els telèfons mòbils i les xarxes en les que operen varien significativament en funció del proveïdor i el país. Tot i així, tots els mòbils es comuniquen mitjançant microones electromagnètiques amb les estacions base, les antenes de les quals estan muntades en torres o edificis. Els telèfons tenen un transceptor de baixa potència per transmetre i rebre veus i dades des de la cel·la més propera (normalment de 8 a 13 kilòmetres de distància). Quan el telèfon cel·lular s'encén, es registra a la xarxa el seu identificador per tal d'avisar-lo quan arriba una trucada. El telèfon busca constantment el senyal més potent que pot rebre de les estacions al seu voltant. Si l'usuari es desplaça a través de diverses cel·les, el mòbil canviarà automàticament de cel·la per tal de mantenir el senyal i no perdre en cap moment la comunicació.
