Khi một thuê bao di động thực hiện một cuộc gọi, MS sẽ tìm kiếm một BTS đang cung cấp một mức tín hiệu mà MS thu thấy đủ lớn trên sóng mang của kênh điều khiển phát thanh. Sau đó MS sẽ đồng bộ với nó và báo cho BTS biết quá trình truy nhập này là để thiết lập cuộc gọi đi. Tiếp đến BTS sẽ đặt một kênh báo hiệu hai chiều, đồng thời thiết lập một đường nối tới MSC. MSC sử dụng số nhận diện IMSI nhận được từ trạm di động để hỏi đăng kí thường trú của thuê bao. Số liệu về thuê bao nhận được từ bộ ghi định vị thường trú sau đó sẽ được chuyển đến bộ ghi định vị tạm trú khu vực. Sau khi được mạng chấp nhận, MS xác định loại dịch vụ mong muốn và cung cấp số thuê bao bị gọi. BTS phục vụ tế bào sẽ đặt kênh liên lạc và MSC sẽ nối tuyến cuộc gọi tới thuê bao được gọi. Nếu MS di chuyển sang một tế bào khác thì nó sẽ được gán cho BTS khác và quá trình chuyển giao hand-over xảy ra. Nếu cả hai BTS cùng tham gia vào quá trình chuyển giao này và
cùng một BSC điều khiển thì quá trình chuyển giao hand-over được tiến hành dưới sự điều khiển của BSC đó.
Nếu một người từ mạng điện thoại cố định công cộng PSTN muốn thiết lập một cuộc gọi tới một thuê bao GSM, tổng đài trong PSTN sẽ nối cuộc gọi tới tổng đài cổng GMSC (Gateway MSC) của mạng di động PSTN. GSMC có thể là bất cứ MSC nào của GSM (có thể là hầu hết các MSC của GSM). Tại GMSC, chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi tới thuê bao di động được thực hiện bằng cách hỏi bộ ghi định vị thường trú HLR nơi MS bị gọi đang hiện diện. HLR sẽ thông báo địa chỉ MSC nào mà MS bị gọi đã đăng ký gần đây nhất. Khi đó GMSC có thể định tuyến cuộc gọi tới MSC cần thiết.
Khi cuộc gọi đạt tới MSC này, bộ ghi định vị tạm trú của nó sẽ cho biết chi tiết hơn về vị trí của MS bị gọi, nhờ đó có thể kết nối tới MS bị gọi. Dưới sự điều khiển của đài điều khiển trạm gốc BSC, tín hiệu tìm gọi được phát trên kênh tìm gọi PCH (Paging Channel) khắp khu vực phủ sóng của vùng định vị mà tại đó MS bị gọi đã đăng kí vị trí. Các kênh tìm gọi này được các MS trong vùng thu nghe thường xuyên ngay cả khi không có đàm thoại. Khi MS nhận được tín hiệu tìm gọi nó sẽ bắt đầu truy nhập thủ tục nhận thực để khởi tạo cuộc gọi.