UMTS kết hợp giao diện vô tuyến WCDMA, TD-CDMA, hay TD-SCDMA, lõi Phía ứng dụng di động của GSM (MAP), và các chuẩn mã hóa thoại của GSM.

UMTS (W-CDMA) dùng các cặp kênh 5 MHz trong kỹ thuật truyền dẫn UTRA/FDD. Ban đầu, băng tần ấn định cho UMTS là 1885–2025 MHz với đường lên (uplink) và 2110–2200 MHz cho đường xuống (downlink). Ở Mỹ, băng tần thay thế là 1710–1755 MHz (uplink) và 2110–2155 MHz (downlink), do băng tần 1900 MHz đã dùng.

UMTS là một mạng RAN (mạng truy nhập vô tuyến) thay vì GERAN như của GSM/EDGE. UMTS và GERAN có thể dùng chung mạng lõi CN, và cho phép chuyển mạch thông suốt giữa các RAN nếu cần. Mạng lõi CN có thể kết nối đến nhiều mạng đường trục khác nhau như của Internet và ISDN. UMTS (cũng như GERAN) gồm 3 lớp thấp nhất của mô hình truyền thông OSI. Lớp mạng (OSI 3) gồm giao thức Quản lý tài nguyên vô tuyến RRM, quản lý các kênh sóng mang (bearer channels) giữa máy di động và mạng.