La seva invenció és deguda al físic nord-americà d’origen escocès Alexander G. Bell, el qual l’any 1876 el presentà a l’exposició de Filadèlfia, bé que hi havia hagut d’altres investigadors anteriors, com ara Charles Bourseul i J.P. Reiss. El telèfon de Bell consistia en un micròfon i un receptor separats a una certa distància i basats en un mateix principi de l’electromagnetisme. En el micròfon, la veu del qui parlava feia vibrar una làmina de ferro molt fina, i modificava així el camp d’un imant permanent que portava una bobina associada, en el qual s’induïen corrents elèctrics proporcionals a aquelles variacions; en el receptor, d’una estructura anàloga, els corrents variables que hi arribaven modificaven el camp d’un altre imant, la qual cosa provocava l’atracció, d’una manera variable, d’una nova làmina de ferro, la qual vibrava en correspondència i reproduïa els sons. El baix rendiment d’aquest sistema millorà amb l’adopció del micròfon de carbó, ideat el 1888 per D. Hughes i perfeccionat després per Ader. Posteriorment fou substituït pel micròfon de grans de carbó, ideat per Hunnings l’any 1891, que és encara utilitzat actualment. L’explotació comercial d’un servei telefònic presenta dos problemes fonamentals. En primer lloc, quan el nombre d’abonats és superior a dos, es presenta el problema de la interconnexió. La manera més simple de resoldre’l consisteix a posar tots els abonats en contacte amb una tercera persona (operadora) mitjançant un quadre manual. En segon lloc, cal unir cada abonat al seu quadre manual o central i enllaçar cadascuna d’aquestes centrals amb les altres per mitjà de centrals de categoria superior amb els mitjans de transmissió adients. Aquesta interconnexió entre abonats, que inicialment era feta manualment, evolucionà cap a la telefonia automàtica, en una constant successió d’innovacions i millores.
El primer sistema de commutació automàtic fou ideat per Strowger el 1896 i era basat en la utilització de relés pas per pas. El selector de Strowger era format per uns commutadors rotatoris que, en girar, obrien i tancaven una sèrie de contactes. Amb la invenció de l’enregistrador començà una nova etapa de perfeccionament, iniciada amb el sistema Rotary i continuada amb els sistemes de barres creuades (Crossbar), aquests darrers constituïts íntegrament a base de relés sense elements rotatius. Actualment són en ple desenvolupament les centrals íntegrament electròniques, sense dispositius electromecànics, i controlades per ordinador.
L’adopció de procediments digitals ha permès la transmissió de dades per telefonia i, posteriorment, la integració dels serveis de transmissió de veu i de dades en una mateixa línia (Xarxa digital de serveis integrats o XDSI). Paral·lelament a les millores introduïdes en els equips de commutació, han evolucionat les tècniques de transmissió dels senyals telefònics. Les primeres línies telefòniques eren constituïdes per conductors aeris de fil nu, primer de ferro i després de coure. La necessitat d’augmentar el nombre de circuits feu adoptar cables multiconductors.
La introducció de la tècnica de pupinització dels cables, pels voltants del 1900, i l’aplicació de repetidors de freqüències vocals suposà un avenç important en l’establiment de comunicacions a gran distància. La utilització de sistemes multicanals de transmissió per corrents portadors, primerament sobre circuits de línies aèries i després pels parells dels cables, permeté d’augmentar el nombre de canals i la distància de transmissió. El 1934 foren duts a terme els primers assaigs sobre cables coaxials, que constituïren una revolució en l’estructura dels cables utilitzats fins aleshores, i permeteren la transmissió d’un considerable nombre de circuits. Amb aquesta nova tècnica fou instal·lat, l’any 1956, el primer cable telefònic submarí entre la Gran Bretanya i els EUA. Una altra innovació dels anys vuitanta, el cable de fibra òptica, permet augmentar considerablement la capacitat de transmissió de les línies telefòniques.
La transmissió per ones radioelèctriques, experimentada per Marconi el 1914, ha fet possible la telefonia sense fils o radiotelefonia, la qual, a partir dels anys vuitanta, permeté el desenvolupament de la telefonia mòbil. La telefonia en alta veu o interfonia resulta útil en dependències d’una mateixa empresa comercial, per exemple, i permet de parlar i escoltar sense haver de servar un microtelèfon manual ni haver d’ésser-hi a prop; usa aparells terminals reversibles, en els quals un altaveu dinàmic de gran sensibilitat serveix també de micròfon; un gran nombre de terminals poden comunicar entre elles i amb la centraleta, que sol ésser automàtica, electrònica i de dimensions reduïdes.
La telefonia als Països Catalans
Als Països Catalans, les primeres experiències telefòniques seguiren molt de prop la invenció del sistema ideat per Bell, gràcies a l’interès que hi mostrà la revista Crónica Científica i el col·laborador d’aquesta, N. Freixa. La primera comunicació telefònica mantinguda a l’Estat espanyol tingué lloc entre l’antiga ciutadella militar i el castell de Montjuïc, a Barcelona, el 16 de desembre de 1877; deu dies després Barcelona i Girona restaren enllaçades telefònicament per mitjà d’una línia bastida al llarg de la via del tren. Poc després foren instal·lats els primers telèfons, construïts per la casa Dalmau i Fills, a les redaccions de diaris i revistes i en alguns domicilis particulars; al principi, el creixement de la xarxa telefònica fou lent. El 1915 la Mancomunitat de Catalunya assumí el control dels telèfons del Principat, control que revertí a l’estat quan Primo de Rivera abolí la Mancomunitat (1925); en aquell moment a Barcelona ja hi havia més de 14.000 telèfons. En crear-se la Compañía Telefónica Nacional de España (CTNE), el 1924, li fou assignada la xarxa dels Països Catalans. El 1926 s’establí la comunicació directa entre Barcelona i Madrid, i el 1928 fou inaugurat a Barcelona el servei automàtic. La xarxa telefònica catalana tenia 100.000 abonats l’any 1940, 1 milió el 1970, uns 2 milions el 1977 i prop de 3.543.000 línies abonades el 1987. L’índex d’aparells per cada 100 habitants és de 33,4. El grau d’automatització de la xarxa és del 100%.