Khi ở trong phạm vi phủ sóng của Femtocell tại nhà, điện thoại di động sẽ tự động dò tới và sử dụng sóng của Femtocell thay vì sử dụng sóng của cellsites bên ngoài. Cuộc gọi được thiết lập và nhận với cách thức như trước đây, ngoại trừ việc tín hiệu được gửi và mã hóa từ Femtocell qua mạng IP băng rộng tới một trong những trung tâm điều khiển, chuyển mạch.
Thiết lập và nhận cuộc gọi sử dụng cùng một thủ tục và một số điện thoại, và tất cả các tiêu chuẩn (chuyển cuộc gọi, tin nhắn văn bản, duyệt web…) có thể thực hiện được trên cùng một đường, vậy hệ thống dữ liệu có thể hoạt động nhanh hơn và hiệu quả hơn.
Femtocells hoạt động ở mức năng lượng sóng vô tuyến thấp – thấp hơn các thiết bị điện thoại không dây, WiFi hay nhiều các thiết bị trong nhà khác. Điều này làm tăng thời thời gian sử dụng pin, cả trong tình trạng dự phòng hay thoại, so sánh với sử dụng ngoài trời. Một Femtocell có thể sử dụng cho 4 cuộc gọi đồng thời từ những người sử dụng khác nhau tùy thuộc vào từng model sản phẩm.
Bên trong, Femtocell hoạt động như một trạm điện thoại di động (mobile phone basestation). Những chức năng được tích hợp vào Femtocell như chức năng của một bộ xử lý RNC (Radio Network Controller). Một vài Femtocell được tích hợp thêm phần tử lõi mạng với mục đích quản lý dữ liệu cục bộ mà không cần thiết phải chuyển về trung tâm chuyển mạch. Các chức năng của femtocell được tích hợp trên cùng một chip, như PC302 của picoChip.
Femtocell mã hóa thoại và dữ liệu gửi đi hoặc nhận đc từ điện thoại di động và thông thường thì không cho phép truy nhập vào mạng máy tính gia đình vì thế người sử dụng bên ngoài không thể xâm nhập vào máy tính người sử dụng.
Kết nối giữa femtocell và femtocell controller sử dụng mã hóa bảo mật Ipsec (secure IP encryption) nhằm ngăn ngừa việc nghe lén và đó cùng là sự xác định thẩm quyền của bản thân femtocell để chắc chắn rằng nó làm một điểm truy cập hợp lệ.
Để giảm chi phí, Femtocell đòi hỏi bản thân nó phải tự cài đặt, tự thiết lấp cấu hình. Nó yêu cầu một phần mềm khá lớn có thể kiểm tra hoàn cảnh môi trường để quyết định tần số, mức công suất, mã trộn âm có thể sử dụng. Đó là quá trình xử lý để thích nghi với sự thay đổi sóng vô tuyến, ví dụ như nếu mở cửa sổ trong phòng có Femtocell.
Trong phạm vi nhà cung cấp mạng, femtocell gateways tập hợp một số lượng lớn các kết nối từ Femtocell (thông thường từ 100,000 tới 300,000) và được bảo mật bởi IP firewalls.
Hầu hết các hướng phát triển xoay quanh hệ thống di động 3G UMTS bởi hệ thống mạng di động này hứa hẹn có một tốc độ dữ liệu cao. Tuy nhiên, các nhà phân phối đã và đang phát triển femtocells cho mạng 2G GSM và CDMA.