数字交换机根据所拨的电话号码，将两个或多个数字虚电路连接起来完成交换。在两台交换机之间建立起呼叫需要用到七号信令协议（或其变种）。根据1037（美国国家标准）及--188（美国军方标准），在美国和军事通讯中，数字交换机是指执行数字信号的时分复用交换的设备。1980年代以后建造的所有交换机都是数字的，所以这种术语上的区分是没有差别的。本节描述数字交换机，包括算法和设备。

数字交换机在极短的时间片（一秒很多个）内对语音进行编码。在每一个时间片，实时产生语音信号的数字表示方式。所产生的数位将被发送至接收端，那里则反过来在接收端的电话中产生声音。换句话讲，当你使用电话时，你的声音被编码，然后在对方那里重新产生声音。在整个过程中，你的声音只发生了非常小，一般只有几分之一秒的延迟。换句话说，电话并不是真正的实时通讯，因为声音需要重新产生，但只延迟了非常短的时间。

每个本地环路电话线都连接到一个远程集中器。集中器在狠多情况下位于交换机所在的同一座建筑。在集中器和电话交换机之间的接口由欧洲电信标准协会规范为5协议。

某些电话交换机并不直接连接到集中器，而只用於和其他交换机连接。通常一个中心交换局里面会有一个或多个复合机器被称为“载波级”交换机或者汇接器。

电话交换机通常由电信服务提供商或者“中转商”拥有和运作，也会放在他们自己的建筑物里。但有时候独立的企业或者私营商业单位也会在自己的地方放置自己的交换机，称为用户交换机。