調制解調器由發送、接收、控制、接口、操縱面板及電源等部分組成。數據終端設備以二進制串行信號形式提供發送的數據，經接口轉換為內部邏輯電平送入發送部分，經調制電路調制成線路要求的信號向線路發送。接收部分接收來自線路的信號，經濾波、反調制、電平轉換后還原成數字信號送入數字終端設備。
電話線可以使通信的雙方在相距幾千公里的地方相互通話，是由于在每隔一定距離都設有中繼放大設備，保證話音清晰。在這些設備上若再配置Modem，則能通電話的地方就可傳輸數據。一般電話線路的話音帶寬在300～3400Hz 范圍，用它傳送數字信號，其信號頻率也必須在該范圍。常用的調制方法有三種:頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK) 、相位幅度調制(PAM)。
Modem通常有三種工作方式:掛機方式、通話方式、聯機方式。電話線未接通是掛機方式;雙方通過電話進行通話是通話方式;Modem已聯通，進行數據傳輸是聯機方式。
數模轉換的調制方法也有三種:(1)頻移鍵控(FSK)。用特殊的音頻范圍來區別發送數據和接收數據。如調頻ModemBell-103型發送和接收數據的二進制邏輯被指定的專用頻率是:發送，信號邏輯0、頻率1070Hz，信號邏輯1、頻率1270Hz;接收，信號邏輯0、頻率20 25Hz，信號邏輯1、頻率2225Hz。(2)相移鍵控(PSK)，高速的Modem常用四相制，八相制，而四相制是用四個不同的相位表示00、01、10、11四個二進制數，如調相ModemBell-212A型。該技術可以使300bps的Modem傳送600bps的信息，因此在不提高線路調制速率僅提高信號傳輸速率時很有意義，但控制復雜，成本較高，八相制更復雜。(3)相位幅度調制(PAM)，為了盡量提高傳輸速率，不提高調制速率，采用相位調制和幅度調制結合的方法。它可用16個不同的相位和幅度電平，使1200bps的Modem傳送19200bps的數據信號。該種Modem一般用于高速同步通信中。
調制解調器通電后，通常先進入掛機方式，通過電話撥號撥通線路后進入通話方式，最后通過Modem的"握手" 過程進入聯機方式。正常使用時，由使用者通過控制電話機或Modem前面板的按鍵、內部開關實現三種方式間的轉換。
調制解調器與計算機連接是數據電路通信設備DCE（Data Circutterminating Equipment）與數據終端設備DTE（Data Terminal Equipment）之間的接口問題。DCE與DTE之間的接口是計算機網絡使用上的一個重要問題。任何一個通信站總要包括DCE與DTE，因此確定一個統一的標準接口，特別是對公用數據網有重要的意義。數據終端設備DTE是產生數字信號的數據源或接收數字信號的數據宿，或者是兩者的結合，像計算機終端、打印機、傳真機等就是DTE。將數據終端設備DTE與模擬信道連接起來的設備就叫數據電路通信設備DCE，像Modem就是DCE。DTE與DCE之間的連接標準有CCITTV.10/X.26，與EIARS-423-A兼容，是一種半平衡電氣特性接口
普通的Modem通常都是通過RS-232C串行口信號線與計算機連接。RS-232是一種歷史悠久的計算機接口標準。(RS本是RecommendStandard的縮寫)，它于1969年被國際組織認可。RS-232的定義包括電氣特性(如電壓值)、機械特性(如接頭形狀)及功能特性(如腳位信號)等。它允許一個發送設備連接到一個接收設備以傳送資料;其原始規范的最大傳輸速度為20Kbps，但事實上，現在的應用早已遠超過這個速度范圍。RS-232可說是相當簡單的一種通信標準，若不使用硬件流控，則最少只需利用三根信號線，便可做到全雙工的傳輸作業。RS-232的電氣特性是屬于非平衡傳輸方式，抗干擾能力較弱，故傳輸距離較短，約為15米左右而已。
RS-232C串行口信號分為三類：傳送信號、聯絡信號和地線。
(1)傳送信號：指TXD(發送數據信號線)和RXD(接收數據信號線)。經由TXD傳送和RXD接收的信息格式為：一個傳送單位(字節)由起始位、數據位、奇偶校驗位和停止位組成。
(2)聯絡信號：指RTS、CTS、DTR、DSR、DCD和RI六個信號，各自功能為： RTS(請求傳送)，是PC向MODEM發出的聯絡信號。高電平表示PC機請求向MODEM傳送數據CTS(清除發送)，是MODEM向PC機發出的聯絡信號。高電平表示MODEM響應PC發出的RTS信號，且準備向遠程MODEM發送數據。
DTR(數據終端就緒)，是PC向MODEM發出的聯絡信號。高電屏表示PC機處于就緒狀態，本地MODEM 和遠程MODEM之間可以建立通信信道。若為低電屏，則強迫MODEM終止通信DSR(數據裝置就緒)，是MODEM向PC機發出的聯絡信號。它指出本地MODEM的工作狀態，高電平表示 MODEM沒有處于測試通話狀態，可以和遠程MODEM建立通道。DCD(傳送檢測)，是MODEM向PC發出的狀態信號。高電平表示本地DCE接收到遠程MODEM發來的載波信號。
RI(振鈴指示)，是MODEM向PC發出的狀態信號。高電平表示本地MODEM收到遠程MODEM發來的振鈴信號。
(3)地線信號(GND)，為相連的PC和MODEM提供同一電勢參考點。56K高速Modem是1997年才開始上市的撥號高速調制解調器，它的傳輸速率之所以能有高于傳統電話線路上33.6Kbps的極限速率，是因為它采用了完全不同于33.6K的調制解調技術，其工件原理和使用要求與33.6 K高速Modem相比也有一定的區別。
56K高速Modem在通信系統中應用時，用戶端的模擬調制解調器與ISP局端數字式調制解調器（局端Mod em）不是對等設備。其中用戶端56K高速Modem的工作原理和接入方法與33.6 K高速Modem沒有什么不同，仍然與電話線模擬連接，撥號上網，也仍然是用來完成數/模或模/數轉換工作，所以用戶在安裝和使用 56K高速Mo dem時，沒有任何新的要求可言。而ISP局端的數字Modem與普通模擬Modem就完全不同了，ISP局端Mod em是一種純數字式調制解調器。該數字式調制解調器將ISP局端數字設備直接與公用市話網（PSTN）進行數字連接，也就是說ISP局端數字信號進入交換系統時將繞過PCM的模/數轉換過程，將數字網上的數字信號經過特殊數字編碼后取代調制過程，并采用與PSTN數字網中現行的256離散信號直接進入數字交換。
這樣在整個網絡系統中，除下載數據端的PCM中有數/模轉換和用戶端56K高速Modem中有數/模轉換外，其它各處都是純數字傳輸。可見，在服務端的純數字Modem與PSTN之間就不會產生任何模/數轉換噪聲了。這樣，若從ISP端下載信息，則僅在用戶端的56K高速Modem上經過一次模/數轉換，所以下載速率極高。
56K高速Modem工作的基本條件是：
①客戶端的56K高速模擬調制解器和主機端的遠程接入服務器（純數字調制解調器）必須支持相同的標準（X2或 K56Flex），最好是 V.90標準；
②主機端必須是數字線路連接，即干線端通道應該是T1、或ISDN、或PRI/BRI線路
③在整個傳輸網中只能存在一次模/數轉換，即客戶端的56K高速模擬調制解器的模/數轉換。