As etapas e princípios envolvidos na originação de chamadas telefônicas VoIP são semelhantes à telefonia digital tradicional e envolvem sinalização, configuração de canal, digitalização dos sinais de voz analógicos e codificação. Em vez de ser transmitido por uma rede comutada por circuito; no entanto, as informações digitais são empacotadas e a transmissão ocorre como pacotes IP em uma rede de comutação de pacotes. Eles transportam fluxos de áudio usando protocolos especiais de entrega de mídia que codificam áudio e vídeo com codecs de áudio e codecs de vídeo. Existem vários codecs que otimizam o fluxo de mídia com base nos requisitos do aplicativo e na largura de banda da rede; algumas implementações contam com banda estreita e fala compactada, enquanto outras suportam codecs estéreo de alta fidelidade. Alguns codecs populares incluem versões μ-law e a-law de G.711, G.722,
Os primeiros provedores de serviços de voz sobre IP ofereciam modelos de negócios e soluções técnicas que espelhavam a arquitetura da rede telefônica herdada. Provedores de segunda geração, como o Skype, construíram redes fechadas para bases privadas de usuários, oferecendo o benefício de chamadas gratuitas e conveniência, enquanto potencialmente cobram pelo acesso a outras redes de comunicação, como a PSTN. Isso limitou a liberdade dos usuários de misturar e combinar hardware e software de terceiros. Provedores de terceira geração, como o Google Talk, adotaram o conceito de VoIP federado – que é um afastamento da arquitetura das redes legadas. Essas soluções normalmente permitem a interconexão dinâmica entre usuários em quaisquer dois domínios na Internet quando um usuário deseja fazer uma chamada.
Além dos telefones VoIP, o VoIP está disponível em muitos smartphones, computadores pessoais e em dispositivos de acesso à Internet. Chamadas e mensagens de texto SMS podem ser enviadas por 3G/4G ou Wi-Fi.