Konuşmaların bir telin yardımıyla bir uçtan öbür uca iletilebileceği 17. yüzyıldan beri biliniyordu. 1870'lerde ise sesin elektrik akımına dönüştürülerek metal kablolar aracılığıyla iletilebileceği anlaşıldı; birçok bilim adamı ve mucit ilk kullanışlı telefonu yapabilmek için çalışmaya koyuldu. İskoç asıllı ABD'li mucit Alexander Graham Bell, 1875'te ilk telefonu yapmayı başardı ve ertesi yıl buluşunun patentini aldı. Bu buluşu izleyen yıllarda telefon hatları ve hizmetleri olağanüstü bir hızla dünyanın birçok yerine yayıldı. Bugün ev ve işyerlerinin hemen hepsinde telefon bulunmaktadır. Devletler ya da özel kuruluşlarca kurulan telefon ağları sayesinde yurtiçi ve yurtdışı görüşmeler yapılabilmektedir. Bazı yerlerde hâlâ görüşmelere yardımcı olan santral görevlileri bulunmakla birlikte, çok uzak mesafeler de içinde olmak üzere birçok görüşme doğrudan aramayla otomatik olarak gerçekleştirilebilmektedir.
Bell'in bulduğu telefonun çalışma ilkeleri ile günümüzde kullanılan telefonların çalışma ilkeleri arasında çok önemli bir fark yoktur. Telefon, ağızlık bölümüne yerleştirilmiş bir verici ile kulaklık bölümüne yerleştirilmiş bir alıcıdan oluşur. Telefonlar arasında, bir elektrik akımı kaynağına bağlanmış kablo hattı bulunur. Verici, bir kömürlü mikrofondur. Telefonla konuşan kişinin ses dalgaları vericideki bir diyaframı (zar) titreştirir. Diyafram ince, esnek bir plastikten yapılmıştır ve içi karbon tanecikleriyle dolu, ilaç kapsülüne benzeyen küçük bir kabın ağzına yerleştirilmiştir. Karbon iyi bir elektrik iletkenidir. Herhangi bir konuşma olmadığında, aygıta bağlı olan elektrik akımı karbon taneciklerinin arasından düzgün bir biçimde akar. Ama konuşma başladığında, konuşan kişinin sesi diyaframı kabın içine ve dışına doğru titreştirmeye başlar. Diyaframın içeri doğru her hareketinde karbon tanecikleri sıkışır ve bunun sonucunda karbon taneciklerinin elektrik akımının geçişine karşı direnci azalır. Böylece vericiden daha çok elektrik geçer. Diyaframın her dışarıya doğru hareketinde ise karbon tanecikleri gevşer ve aralarındaki uzaklık artar, bunun sonucunda da karbon taneciklerinin elektrik akımının geçişine karşı direnci artar ve vericinin gönderdiği akım azalır. Böylece telefonla konuşan kişi, kablolar aracılığıyla uzaktaki birine değişen şiddetlerde elektrik akl,pıı gönderir. Kulaklık bölümünde bulunan alıcıda ise bir elektromıknatıs ile gene ince, esnek bir diyafram bulunur. Elektromıknatısın uçları, karşı taraftaki telefonun vericisinden gönderilen mesajı taşıyan kabloya bağlıdır. Elektromıknatısın arkasında kalıcı bir çelik mıknatıs vardır ve bu mıknatıs, yumuşak demirden yapılmış diyaframı sürekli olarak sabit bir güçle çeker. Konuşma başladığında, elektromıknatısın bobininden geçen elektrik akımı artar, elektromıknatıs kalıcı mıknatısın etkisini güçlendirir ve diyaframı içe doğru da|a çok çekmesini sağlar. Bobinden geçen akım zayıfladığında ise alıcının diyaframı üzerindeki çekme etkisi de zayıflar ve diyafram dışa doğru hareket eder. Alıcının diyaframındaki bu titreşimler, karşı tarafta konuşanın ses titreşimlerinin aynısıdır. Diyaframın bu titreşimleri, çevresindeki havayı da titreştirerek telefon edenin sesinin kulağımıza kadar ulaşmasını sağlar.
Telefon Santralları. İlk telefon hizmetleri başladığında, bütün aramalar ve bağlantılar, önünde anahtarlar ve fişlerden oluşan bir sistem bulunan santral görevlisi tarafından elle gerçekleştiriliyordu. İlk otomatik bağlantı sistemi 1889'da ortaya çıktı. Bu sistemde numaratör denen bir. aygıt vardı ve arayıcı, gerekli numarayla bağlantı kurmak için numaratörün üzerindeki bir dizi düğmenin her birine aramak istediği rakam kadar basmak zorundaydı. Santralda ise, bütün abonelerin telefonlarıyla ilişkili elektrik bağlantı noktaları bir silindirin üstünde sıra halinde dizilmişti. Numara çevrildiğinde, bu silindirin içinden geçen mile bağlı bir kol arayıcının bastığı numaralara uygun olarak hareket ediyor ve işlem tamamlandığında iki telefon arasında bağlantı kurulmasını sağlıyordu. Bu bağlantı sonucunda aranan abonenin telefonunun zili çalmaya başlıyordu.
Daha sonraları bu sistem geliştirildi ve numaratörlerde numaraların döner bir kadranın yardımıyla çevrilmesi sağlandı. Mekanik aletler kullanılarak oluşturulan ilk tam otomatik telefon santral 1921'de ABD'de, Nebraska eyaletinin Omaha kentinde kullanıma girdi.
Otomatik arama alanındaki en büyük ilerleme, "lamba" denen elektron tüpünün ve daha sonra da onun yerini alan transistorun geliştirilmesiyle gerçekleşti. Bu elemanların uygun biçimde bir araya getirilmesiyle, mekanik numaratörlerdekine benzer bir biçimde açılıp kapanabilen elektrik devreleri elde edilebilir. Bu alandaki son gelişmeler 20. yüzyılın ikinci yarısı ile 1980'lerin sonlarında gerçekleştirilmiş ve bilgisayarlı tam otomatik arama sistemi yaygınlık kazanmıştır.
Telefon aygıtlarının biçimi ve görünümü de oldukça değişmiştir. Döner kadranlı numara- törler daha da geliştirilmiş ve bunların yerini, tuşlarla donatılmış numaratörler almıştır. Silisyum çiplerinin sayesinde de bellekli telefonlar yapılmıştır. Bugün telefonlar istenilen numarayı kendi kendine defalarca arayabilmekte, arayan kişinin telefon numarasını gösterebilmekte ve hatta bazıları küçük bir bilgisayar gibi kullanılabilmektedir. Taşınabilir "telsiz telefon"lar da vardır.
1960'lara kadar telgraf ve telefon sinyalleri, verici ile alıcı arasına çekilen yalıtılmış bakır kablolar aracılığıyla taşındı. 19. yüzyılın ikinci yarısında telgraf ağının yaygınlaşması çok daha uzun menzilli haberleşme olanaklarının aranmasına yol açtı. Karada, direklerin arasına çekilen kabloların yardımıyla bağlantı kurutabiliyordu, ama birbirinden denizle ayrılmış iki yer arasında bağlantı kurmak büyük sorunlar doğuruyordu. Sualtına döşenecek olan kabloların çok iyi yalıtılması, suyun büyük basıncına ve kablo üzerindeki gerilim etkilerine karşı çok dayanıklı olması gerekiyordu. İlk denizaltı kabloları 1850'lerde döşenmeye başlandı. Avrupa ile Amerika arasındaki ilk denizaltı telefon kablosu 1858'de İrlanda ile Newfoundland arasında döşendi.
Telgraf ve telefon mühendislerinin uzak mesafelere kablo döşerken karşılaştıktan en önemli sorun, sinyallerin kat ettikleri yol boyunca zayıflaması idi. Bu güç kaybını önlemek için kablo hattı boyunca belirli aralıklarla, "yineleyici" denen yükselteçler yerleştirildi; bunlar aldıkları elektrik sinyalini tekrar güçlendirerek bir sonraki yineleyiciye gönderiyor ve bu böylece alıcıya kadar gidiyordu. Bunun sonucunda uzun menzilli iletişim olanaklı duruma geldi, ama parazitlerden, elektrik akımı kaybından ve başka birtakım nedenlerden dolayı sinyaller gene de bozulabiliyordu.
Bu sorunlar 20. yüzyılın ikinci yansında, geleneksel kablo sistemi ile radyo ve mikro- dalga kanallarının uygun bir biçimde birleştirilmesiyle çözümlendi. Bugün telefon ve benzeri aygıtlarla iletişimin bir bölümünde hâlâ kablolardan yararlanılır, ama mesaj lan taşıyan sinyaller yolculuklarının büyük bölümünü uzayda gerçekleştirir. Günümüzde telekomünikasyon alanında uydular çok önemli rol oynar. Mikrodalgaların ve yapma uyduların sayesinde, çok uzak mesafeler arasında son derece net ses ve görüntü iletişimi sağlanabilmektedir.
Aynı anda birçok insanın haberleşmesi sorunu da çözüme kavuşturulmuştur. Sorunun çözümünde ilk başvurulan yöntem, çok sayıda telin tek bir kablonun içine yerleştirilmesi oldu. Her tel aynı anda çok sayıda konuşmaya olanak vermekte, her konuşma bir zaman bölüşümü sistemine dayalı olarak gerçekleştirilmektedir. Sinyallerin sayısal (dijital) olarak gönderilmesine dayalı modern iletim yöntemleri sayesinde bu görüşmelerde sinyal kalitesi daha da iyileştirilmiştir. Bu alandaki en büyük gelişme ise, tek bir hat üzerinden aynı anda binlerce mesajın gönderilmesini sağlayan lif optiği sisteminin kullanılmasıyla gerçekleşti. Bu telekomünikasyon teknolojisinde, ses laser ışığı vurularına dönüştürülerek insan saçı kadar ince cam liflerin içinden iletilebilmektedir. Bu yöntemin üstünlüğü, laser demetinin cam lif içinde yol alirken defalarca yansımaya uğraması ve bu yüzden de sinyallerin hemen hemen hiçbir güç kaybına uğramamasıdır. Optik lif kablolar yardımıyla aynı anda 40 bin telefon konuşması iletilebilmektedir.
Telekomünikasyon alanındaki en son gelişmelerden biri de, telsiz telefonun ortaya çıkmasıdır. Kısa dalga radyo alıcı vericilerinin normal telefon ağına bağlanabildiği bu sistem sayesinde, hareket halindeyken telefonla konuşma olanağı doğmuştur. ABD'de uygulamaya konan bir telsiz telefon sisteminde abone elindeki alıcıyla, belirli bölgelere ayrılmış olan telefon ağıyla bağlantı kurar; bölgeler arasında kesintisiz bağlantı olduğundan, arayıcı çok uzun menzilli yolculuklarda bile istediği yeri arayabilir.
Öte yandan, günümüzde telefon hatlarından metinler gönderilebilmektedir; bu amaçla, telefona bağlanan ve kısaca "faks" denen faksimile aygıtlarından yararlanılır. Faksimile aygıtı, metnin yazılı olduğu sayfayı tarayarak gördüklerini elektrik sinyallerine dönüştürür ve bu sinyalleri telefon aracılığıyla aranan telefona bağlı öbür faksimile aygıtına iletir.
Bilgisayarlar da telefon sistemine bağlanabilir. Merkezi bilgisayarda depolanmış olan bilgiler, telefon sistemine bağlı herhangi bir "terminal"in ekranına aktarılabilir. Böylece bankalar arasında havaleler yapılabilmekte, havayolu şirketlerinde yer ayırtılabilmekte, kütüphane kataloglan incelenebilmekte, borsa fiyatlan izlenebilmektedir. Bilgisayar sisteme, "modem" denen bir aygıtla bağlanır; modem, bilgileri telefonla iletilebilecek bir biçime dönüştürür.
