GSM mreža sastoji se od nekoliko cjelina: mobilna stanica, podsustav bazne stanice i mrežni podsustav (Slika 12.). Mobilnu stanicu nosi sam korisnik, podsustav bazne stanice kontrolira i usklađuje veze sa mobilnom stanicom. U mrežnom podsustavu glavni dio je mobilni servisni komutacijski centar koji komutira pozive između mobilnih stanica i fiksne mreže i mobilnih stanica međusobno. Mobilni servisni komutacijski centar (MSC) ujedno kontrolira i upravlja cjelokupnim sustavom.

Mobilna stanica ( MS ) sastoji se od samog uređaja i “pametne” kartice koja se još zove i SIM kartica. Pomoću SIM kartice omogućuje se određena neovisnost od samog uređaja, tako da vlasnik SIM kartice može koristiti usluge GSM mreže na bilo kojem uređaju. Prilikom sklapanja ugovora kod davalaca GSM usluga pretplatnički broj je vezan uz SIM karticu, a ne uz uređaj. SIM kartica sadrži IMSI broj, kojom se pretplatnik identificira sustavu. Pretplatnička kartica se također može zaštititi i posebnom šifrom kao zaštita od neovlaštenog korištenja mobilnog uređaja (PIN broj).

Podsustav bazne stanice sastoji se od dva djela, primopredajne bazne stanice (BTS) i upravljačkog djela bazne stanice (BSC). Podsustav bazne stanice sadrži primopredajne uređaje koji svojim efektivnim dometom definiraju ćeliju te usklađuju protokole radio prijenosa s mobilnom stanicom.

U vrlo naseljenim mjestima zbog kvalitete signala mora postojati velik broj primopredajnih uređaja. Instaliraju se na povišena mjesta i to najčešće u gradovima na krovove visokih građevina. Zahtjevi koji se postavljaju za primopredajne uređaje su: ekonomičnost, niska cijena održavanja, lako premještanje na druge lokacije.

Upravljački dio bazne stanice rukovodi radio resursima jednog ili više primopredajnog uređaja, rukovodi radio kanalima, frekvencijskim skokovima.

Glavna komponenta mrežnog podsustava je mobilni servisni komutacijski centar (MSC), koji radi poput običnog komutacijskog čvorišta, te zatim vrši registraciju korisnika, provjerava autentičnost, usmjerava pozive pretplatnika (roaming). Ove usluge obavlja nekoliko funkcionalnih cjelina, koje zajedno čine mrežni podsustav, te se dalje vežu na fiksnu telefonsku mrežu. Protokol koji se koristi unutar mrežnog podsustava za prijenos signala koristi SS7 protokol, koji se također koristi u ISDN mrežama i telefonskim centralama.

HLR i VLR registar zajedno sa mobilnim servisnim komutacijskim centrom vrše usluge usmjeravanja i preusmjeravanja poziva prema drugim mrežama, te sadrži podatke o trenutnom položaju mobilne stanice u sustavu (ukoliko se nalazi na području pokrivanja). HLR registar je baza podataka i sadrži sve potrebne informacije o svim pretplatnicima koji su registrirani u odgovarajućoj GSM mreži. Svaka GSM mreža sadrži po jedan HLR registar.

VLR sadrži izabrane podatke iz HLR registra nužne za kontrolu poziva i obračun pretplatničkih računa za svakog pretplatnika koji se nalaze na području kontrole VLR registra.

Iako svaka funkcionalna cjelina može biti upotrijebljena kao posebna jedinica, proizvođači opreme objedinjuju VLR sa mobilnim komutacijskim centrom.

EIR je baza podataka koja sadrži listu mobilnih uređaja koji mogu pristupiti sustavu, gdje se svaka mobilna jedinica identificira s IMEI kodom. Prilikom krađe mobilne stanice vlasnik uređaja prijavljuje krađu, u EIR registru se IMEI kod označava kao nedozvoljen za uporabu.

Centar za provjeru identičnosti (AuC), je zaštićena baza podataka koja sadrži kopiju tajnog koda (PIN broj) koji sadržava svaka preplatnička SIM kartica.