IP電話基本原理是：通過語音壓縮算法對語音信號進行壓縮編碼處理，然后把這些語音數據按TCP/IP標準進行打包，經過網絡把數據包發送到接收地；接收端把這些語音數據包串起來，經過解碼解壓縮處理后恢復成原來的語音信號，從而達到由互聯網傳送語音的目的。
IP電話系統有四個基本組件：終端設備（Terminal）、網關（Gateway）、多點接入控制單元MCU（Multipoint Control Unit）和網閘（Gatekeeper）。
（1） 終端設備是一個IP電話客戶終端，可以是軟件（如VocalTec公司的IP Phone、Microsoft公司的Netmeeting）或是硬件（如專用的Internet Phone），可以直接連接在IP網上進行實時的語音或多煤體通信。
（2） 網關是通過IP網絡提供PC-to-Phone、Phone-to-PC、Phone-to-Phone語音通信的關鍵設備，是IP網絡和PSTN/ISDN/PBX網絡之間的接口設備，應具有下列功能：
a 具有IP網絡接口和與PSTN/ISDN/PBX交換機互聯的接口；
b 完成實時語音壓縮，將64kbit/s的語音信號壓縮成低碼率語音信號；
c 完成尋址和呼叫控制。
（3） 網閘負責用戶注冊和管理，主要完成以下功能：
a 地址映射：將電話網的E.165地址映射成相應網關的IP地址；
b 呼叫認證和管理：對接入用戶的身份進行認證，訪止非法用戶的接入；
c 呼叫記錄：使得運營商有詳細的數據進行收費；
d 區域管理：多個網關可以由一個網閘來進行管理。
（4） 多點接入控制單元（MCU）的功能在于利用IP的網絡實現多點通信，使得IP電話能夠支持諸如網絡會議這樣一些多點應用。 IP電話采用網關技術，網關的一邊連接到傳統的電路交換網，如PSTN，可與外部的任意一臺電話機通信；網關的另一邊連接到包交換網，如Internet、Intranet、Extranet等。
在整個IP電話系統中，網關設立在世界上各個地區，完成當地電話網與Internet的接入與轉換處理等功能。網關接收到了標準電話信號以后，經數字化、編碼、壓縮處理，按IP協議打包到Internet上，根據傳輸路由，通過Internet發送到對端網關；反之，網關接收到了Internet傳來的IP包，經解壓處理后還原成模擬語音信號再轉到電話網系統。網關可同時接入和轉出電話語音信號，實現全雙工通信。
網關因其生產廠商不同而有所不同，但基本的組成模塊是一樣的，包括數據處理主機、語音模塊、數據處理模塊、數據接續模塊和管理軟件模塊等。網關具有路由管理功能，它把各地區電話區號映射為相應地區網關的IP地址，這些信息存放在一個數據庫中。數據接續處理軟件將完成呼叫處理、數字語音打包、路由管理等功能。在用戶撥打長途電話時，網關根據電話區號數據庫資料，確定相應網關的IP地址，并將此IP地址加入IP數據包中，同時選擇最佳路由，以減少傳輸時延，IP數據包經Internet到達目的地的網關。在一些Internet尚未延伸到或未設立網關的地區，可設置路由，由距離最近的網關通過長途電話網進行轉接。
