디지털 데이터를 그대로 반송파로 변조해서 전송하는 것. 아날로그 전송에 비하여 전송로에 대한 희망하는 신호 대 잡음비(S/N)가 낮아도 되는 것이 특징이다. 디지털 데이터는 반송파의 진폭(amplitude), 위상(phase), 주파수(frequency)의 어느 하나 또는 조합에 의해 구별되도록 한다. 디지털 변조는 크게 4종류로 분류되는데 다치(多値) 변조, 협대역 변조, 다반송파 변조, 스펙트럼 확산 변조이다. 다치 변조에는 위상 변조인 위상 편이 변조(PSK), 진폭 변조인 펄스 진폭 변조(PAM), 위상과 진폭을 조합한 변조인 직교 진폭 변조(QAM), 잔류 측파대(VSB) 변조 등이 있다. 다치화하기 때문에 대역폭당 전송 속도가 향상된다. 협대역 변조에는 PSK의 대역을 제한한 π/4-QPSK, 최소 편이 방식(MSK)의 대역을 제한한 가우스 필터 최소 편이 방식(GMSK) 등이 있다. 협대역 변조는 이동통신에 적합하다. 다반송파 변조와 스펙트럼 확산 변조는 어느 쪽이나 원래의 데이터 대역폭보다 넓은 대역폭으로 변조(확산)하는 방식이다. 고층 빌딩이나 산 등에 전파가 반사되어 그것이 원하는 신호에 대한 방해가 되는 다중 경로 간섭(multi-path interference)에 강하다. 다반송파 변조 방식은 데이터를 수백 이상의 반송파(subcarrier)로 분할하여 다중화하는 방법인데, 직교 주파수 분할 다중(OFDM)이 대표적인 예이다. 최근 유럽 등에서 OFDM에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며 디지털 음성 방송(DAB)이나 유럽의 차세대 디지털 방식의 고선명 텔레비젼(HDTV) 방송에 채용되고 있다. 스펙트럼 확산 변조 방식은 직접 확산 방식(SS-DS)과 주파수 도약 방식(SS-FH) 등으로 분류된다. 직접 확산 방식은 데이터에 확산 부호를 곱셈하여 주파수축상에 확산한다. 확산 부호로는 일반적으로 의사 잡음(PN:pseudo-noise) 부호를 사용한다. 디지털 셀룰러 이동 전화 및 개인 휴대 통신(PCS)의 표준 방식의 하나인 부호 분할 다중 접속(CDMA) 방식에 채용되고 있다. 주파수 도약 방식은 반송 주파수를 일정 시간 간격으로 차례차례로 전환(도약)하는 방법인데, 무선 구내 정보 통신망(LAN)의 유력한 방식으로 채용되고 있다. 이상에서 설명한 주요 디지털 변조 방식과 그 응용 예가 표에 제시되어 있다.