モデムチップは、信号を変調して他のモデムが受信するデータを符号化する装置です。また、同じ種類のデータを含む信号を復調して、他のモデムから送信されるデータを取得します。モデムはケーブルやRFチャネルを含む多様な物理媒体へのデータ転送に使用されます。ダイヤルアップモデムは、電話網の音声帯域幅内で電話回線を介してデータを転送するよう設計されています。

モデムは通常、信号内でのデータ符号化方法とモデムが通信可能なビットレートによって定義されます。変調規格には、振幅シフトキーイング(ASK)、周波数シフトキーイング(FSK、FFSK)、位相シフトキーイング(PSK)、直交振幅変調(QAM)など多くの種類があります。

PSKは信号の位相を基準搬送波に対して変調することでデータを符号化します。これにはいくつかのバリエーションがあり、例えば差動位相シフトキーイング(DPSK)があります。QAMは2つの直交(位相から90度ずれている)搬送波を変調し、位置がデータ記号を表す星座図に対してビットパターンを符号化/復号します。

モデムチップは多様な規格やアプリケーションをサポートするために利用可能です。その例としては、V.32 bisモデムチップがあります。これらはEFTPOS/EPOS端末やその他の電話ベースのテレメトリーシステムで使用されています。最大14400ビット/秒の速度でデータのエンコードと復号を行い、品質の低い電話回線に対しては自動的に低ビットレートへのフォールバック(レート交渉)が可能です。電話回線での動作を想定しているため、DTMFダイヤル信号はフックスイッチリレー制御やリング検出と組み合わせて組み込むことができます。 物理媒体の制御は、多くのモデムが共通する特性であり、メディアへのインターフェース、多重化、さらには共有を可能にするために使われています。

モデムはエラー検出と訂正をサポートでき、多くの場合、マイクロコントローラやマイクロプロセッサへの接続を可能にするシリアルインターフェースを備えています。ブロードバンドADSLモデムやWi-Fiモデムは高データレートをサポートする必要があります。これらはPCI Expressのような高速シリアルインターフェースを持つことができ、単一チップではなくコンボチップセットとして実装されることもあります。一部のモデムは相互運用可能で、同じハードウェアチップでサポート可能です。例えば、BluetoothモデムとWi-Fiモデムは統合されていることがよく見られ、電気規格もこの相互運用性に対応しています。

RFモデムは、ナローバンド信号チャネル用にデータが隣接する帯域への流出を防ぐために厳しい条件を持つことがあります。送信出力マスクは、これを保証するために標準で提供された周波数マスク内に収まっていました。これにはフィルターや波形形成の使用が必要になることがあります。