Puhelin luotiin kahden oppialan-sähkön ja akustiikan-ristipölytyksen avulla. Vaikka puhelimen keksintö on yleensä Alexander Graham Bellin ansiota, monet keksijät työskentelivät ongelman parissa 1860- ja 1870 -luvuilla, erityisesti Elisha Gray, joka jätti patenttihakemuksen samalle laitteelle vain muutama tunti Bellin jälkeen. Vaikka sähkön perusteet olivat tiedossa jo 1830 -luvulla, kukaan ei ehdottanut puheensiirtoa sähköisesti ennen vuotta 1854. Puhelin keksittiin lopulta 10. maaliskuuta 1876. Siihen kuuluivat kuuluisat sanat ”Mr. Watson, tule tänne, haluan nähdä sinut. ”
Puhelin toimii yksinkertaisilla periaatteilla. Puhelimen suukappaleessa on ohut metallipinnoite, joka on erotettu elektrodista ohuella esteellä (nykyään käytämme muovia), joka yhdistää sähkövirtaa johtavaan johtoon. Kun henkilö puhuu suukappaleeseen, hänen puheensa aiheuttamat akustiset tärinät työntävät metallipinnoitetta hieman lähemmäksi elektrodia, mikä johtaa jännitteen vaihteluihin ja siten nopeaan siirtymiseen akustisesta sähköenergiaksi. Sähköpulssit johdetaan johdon kautta toisessa päässä olevaan kaiuttimeen, jossa sähköpulssit muutetaan jälleen akustiseksi energiaksi.
Puheen muuttaminen sähköenergiaksi ennen lähetystä on paljon tehokkaampaa kuin puheen välittäminen mekaanisen kanavan, esimerkiksi metalliputken, kautta, koska mekaanisten kanavien seinät absorboivat niin suuren osan akustisesta energiasta sen kulkiessa. Hyvin eristetyt johdot suojaavat kuitenkin tehokkaasti sähköä hajaantumiselta ennen määränpäähän saapumista. Sähköpulssit kulkevat valon nopeudella, kun taas akustisia pulsseja rajoittaa äänen nopeus. Vuonna 1627 ilmestyneessä kirjassaan New Utopia Francis Bacon viittasi mahdollisuuteen, että kaukoputkiverkko välittää ihmisen puheen. Monet historioitsijat pitävät tätä ensimmäisenä viittauksena puhelimen kaltaiseen. Valitettavasti hänellä ei ollut tieteellistä tietoa ymmärtääkseen, miksi tämä olisi epäkäytännöllistä.
Kolme kriittistä kehitystä olivat välttämättömiä edeltäjiä puhelimen keksimiselle. Ensimmäinen oli käsitys siitä, että sähkövirta voi luoda magneettikentän ja siten mekaanisen tai akustisen energian. Tämä on tanskalaisen fyysikon Christian Oerstedin ansiota vuonna 1820, joka osoitti, että kompassineulaa voidaan manipuloida viemällä sen päälle sähköjohto. Toiseksi ymmärrettiin, että päinvastainen on mahdollista – sähköinen induktio – eli virran tuottaminen asettamalla liikkuva magneetti johtimen viereen. Tämä oivallus on keksijä Michael Faradayn ansiota vuonna 1821. Viimeinen välttämätön kehitys oli akku, kemiallinen laite, joka pystyy tuottamaan jatkuvan sähkön lähteen. Ensimmäinen erittäin raaka akku oli ”Leyden -purkki”, laite, jolla varastoitiin staattista sähköä, jonka keksivät kaksi hollantilaista vuonna 1746. Volta ja muut kehittivät kehittyneempiä akkuja 18- ja 19 -luvuilla.
Puhelin, jota pidetään usein painokoneen toiseksi tärkeimpänä ihmisen viestinnän mullistavana tekijänä, mahdollisti ihmisten yhdistämisen muihin ilman riippuvuutta postipalvelusta. Kaikki inhimillisten asioiden alue liike -elämästä jokapäiväiseen elämään muuttui radikaalisti ja pysyvästi. Maailmanlaajuisesti puhelin on säästänyt ihmiskunnalle biljoonia dollareita viestintäkustannuksissa. Puhelimen perusrakenne ei ole muuttunut sen alkuperäisestä keksinnöstä lähtien.