디지털 변조 방식을 이용해 이동통신 서비스를 제공하는 시스템. 기존 아날로그 셀룰러 시스템에서는 음성은 아날로그 주파수 변조 방식으로 전송하고 제어 신호만 디지털 방식으로 전송하였다. 이와 달리 디지털 셀룰러 시스템은 음성 등 통신 내용도 디지털화하여 전송한다. 음성 신호를 좀 더 적은 비트를 사용하여 부호화하는 고능률 부호화 기술의 개발과 대규모 집적 회로(VLSI) 제조 기술의 발달에 따라 제2세대 셀룰러 시스템인 디지털 이동통신 시스템의 실현이 가능하게 되었다.1990년대 유럽에서는 시분할 다중 접속(TDMA) 방식의 GSM이 그리고 미국을 중심으로는 부호 분할 다중 접속(CDMA) 방식의 cdmaOne(IS-95)이 최초의 디지털 이동통신 시스템으로 도입되었다. TDMA와 CDMA는 하나의 셀(cell) 내에서 복수의 이동국이 기지국의 각 무선 주파수 채널(RF channel)을 동시에 공유할 수 있게 함으로써 가입자 수용 용량을 크게 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 다음을 비롯한 여러 가지 장점을 제공한다. ㉠고정망의 디지털화(ISDN화)와 좀 더 유연하게 통합하는 친화성, ㉡음성/데이터 혼합 통신과 새로운 서비스 제공의 유연성, ㉢음성 신호를 좀 더 적은 수의 비트로 부호화하는 저감 비트율 음성 부호기(reduced rate speech CODEC)의 도입에 따른 시스템 대용량화 가능성, ㉣송신 전력의 저감과 이동 단말기 전지 수명의 연장, ㉤통신 품질의 향상 및 통신 비밀의 확보, ㉥이동국에 의한 통화 중 채널 전환(MAHO) 기능 등에 의한 기지국의 소형화. 우리나라에서는 1991년부터 한국 전자 통신 연구원(ETRI)이 퀄컴사와 공동 개발에 참여한 CDMA 방식을 국내의 디지털 이동통신 표준으로 확정하여 1995년에 상용 서비스를 개시하였다. 이 후, GSM은 3세대 이동통신인 광대역 부호 분할 다중 접속(WCDMA)를 거쳐 4세대 이동통신으로 불리는 엘티이-어드밴스(LTE Advanced)로 진화되었다.
※ 초기 디지털 셀룰러 시스템