La téléphonie mobile, ou téléphonie cellulaire est un moyen de télécommunication, plus précisément de radiocommunication, par téléphone mobile. Ce moyen de communication s'est largement répandu à la fin des années 1990. La technologie associée bénéficie des améliorations des composants électroniques, notamment leur miniaturisation, ce qui permet aux téléphones d'acquérir des fonctions jusqu'alors réservées aux ordinateurs.
L'appareil téléphonique en lui-même peut être nommé « mobile », « téléphone portable », « portable », « téléphone cellulaire » (en Amérique du Nord), « cell » (au Québec dans le langage familier), « natel » (en Suisse), « GSM » (en Belgique et au Luxembourg), « vini » (en Polynésie française). Quand il est doté de fonctions évoluées, c'est un smartphone, ordiphone ou téléphone intelligent.
thumb|upright=0.8|Un téléphone mobile Sagem 700x sorti en mai 2006
thumb|upright=0.8|Antenne relais
Réseau de téléphonie mobile
La téléphonie mobile est fondée sur la radiocommunication, c'est-à-dire la transmission de la voix et de données à l'aide d'ondes radioélectriques (fréquences dans les bandes UHF allant de ) entre une station de base qui peut couvrir une zone de plusieurs dizaines de kilomètres de rayon et le téléphone mobile de l'utilisateur.
Les premiers systèmes mobiles fonctionnaient en mode analogique. Les terminaux étaient de taille importante, seulement utilisables dans les automobiles où ils occupaient une partie du coffre et profitaient de l'alimentation électrique du véhicule.
Les systèmes mobiles actuels fonctionnent en mode numérique : la voix, comme les données, est échantillonnée, numérisée et transmise sous forme de bits, puis synthétisée lors de la réception. Les progrès de la microélectronique ont permis de réduire la taille des téléphones mobiles à un format de poche. Les avantages des systèmes numériques sont la baisse du prix des terminaux, un plus grand nombre de services, l'augmentation du nombre d'abonnés et enfin une meilleure qualité de réception de la voix.