Les téléphones sont dits « cellulaires » car leur réseau est divisé en zones géographiques appelées cellules.

Le concept de réseau cellulaire a été théorisé pour la première fois en 1947 par Douglas H. Ring et W. Rae Young aux Laboratoires Bell d'AT&T. Avant cette innovation, les systèmes de radiotéléphonie utilisaient une seule antenne puissante pour couvrir une ville entière, ce qui limitait drastiquement le nombre de canaux disponibles. En divisant le territoire en petites cellules, les ingénieurs ont permis la réutilisation des fréquences radio à une distance de sécurité, multipliant ainsi la capacité du réseau par des milliers.La forme hexagonale est privilégiée dans les modèles théoriques car elle permet de couvrir une surface sans laisser de vide et sans chevauchement inutile. Contrairement au cercle, l'hexagone permet de paver parfaitement un plan tout en minimisant la distance entre le centre de la cellule et ses bords. Dans la réalité, la forme d'une cellule varie selon le relief, les bâtiments et la puissance de l'émetteur, mais le modèle hexagonal reste la base de la planification radio.Le passage d'une cellule à une autre est géré par un processus technique appelé « handover » ou « handoff ». Ce mécanisme est piloté par le Mobile Switching Center (MSC) qui analyse en temps réel la puissance du signal reçu par le téléphone. Lorsque le signal d'une antenne voisine devient plus fort que celui de l'antenne actuelle, la connexion est transférée en quelques millisecondes. Cette technologie a été commercialisée pour la première fois à grande échelle avec le système AMPS aux États-Unis en 1983.