Modem jest urządzeniem zdolnym do kodowania informacji cyfrowych poprzez zmianę jednej lub więcej właściwości sygnału nośnej, wysyłanie tego sygnału przez linię telefoniczną i dekodowanie informacji po jej przesłaniu przez demodulację sygnału. Modem po jednej stronie linii komunikacyjnej moduluje i przesyła dane, a modem po drugiej stronie odbiera i demoduluje.
Zanim modem może wymieniać informacje z innym modemem, najpierw musi zainicjować połączenie, otwierając linię, wybierając numer i czekając na potwierdzenie. Ostatnim krokiem, powszechnie znanym jako "uzgadnianie", jest sytuacja, w której dwa urządzenia wyrównują szybkość komunikacji. Szybkość przesyłania starszych modemów, takich jak modemy telefoniczne V.90, jest ograniczona do 56 kilobitów na sekundę.
Nowoczesne warianty modemów, takie jak ADSL, działają poprzez podzielenie dostępnych częstotliwości w linii telefonicznej. "A" w "ADSL" oznacza "asymetryczny", co odzwierciedla wyższą prędkość przepływu w dół w stosunku do przepustowości w górę strumienia. Chociaż modemy ADSL zapewniają wyższe prędkości w porównaniu do modemów dial-up, mają na nie wpływ odległość między użytkownikiem a centralą dostawcy usług internetowych. Jest to wynikiem niekompatybilności wzmacniaczy sygnału głosowego w linii i sygnałów ADSL.
Modemy kablowe wysyłają i odbierają dane za pośrednictwem kabla koncentrycznego, który normalnie przenosi sygnały telewizyjne. Dalsze dane pobierają pojedyncze 6-megahercowe gniazdo, podczas gdy na wyższym poziomie wymagana jest tylko przepustowość rzędu 2 megaherców. Aby komunikacja była funkcjonalna, koniec z dostawcą usług internetowych musi mieć system terminacji modemu kablowego.
