电话交换技术的进步经历了人工交换、机电交换、电子交换和程控数字交换4个主要阶段。

人工交换是一种通过电话交换员手动完成通话双方线路接续的交换方式。用户话机分为磁石和共电两种，磁石话机需要用户自备干电池，共电话机由交换机统一供电。每个用户线在人工交换台设有一个塞孔（固定不动）和一个带插头的塞绳（可拉出伸长）。当某用户作为主叫时，通过本话机告知话务员被叫号码或姓名，话务员把主叫用户的塞绳拉出插接到要通话的对方塞孔中，并向对方振铃叫出对方完成通话；当某用户作为被叫时，主叫方的塞绳就会由话务员插接到己方塞孔上，完成双方通话回路的连通。人工交换机最早出现于1878年，由于它是以人作为交换动作的控制设备，因此转接效率低、速度慢、劳动强度大，是一种最原始的交换方式。

机电交换是利用电磁机械动作来控制通话双方线路接续的一种自动交换方式。1891年，美国人阿尔蒙·B·史端乔发明了“步进制自动电话接线器”。1892年，用这种接线器制成的“步进制自动电话交换机”正式投入使用。步进制电话交换机依靠用户话机的拨号脉冲来直接控制机械继电器的吸合，使接线器的接线端子爬升、旋转，从而完成线路触点的接通。这种机械式的交换方式机件磨损大、寿命低、噪声大，但它毕竟实现了机械代替人工的操作。

1919年，瑞典人帕尔姆格伦和贝塔兰德发明了“纵横制接线器”。以纵横制接线器生产的纵横制交换机于1926年首先在瑞典投入使用。纵横制交换机依靠用户拨号，通过一个公共控制设备（记发器和标志器）间接地控制接线器的动作。这个公共控制设备的功能类似于人工交换中的话务员，负责接收用户的拨号，并进行存储、计数、转发等工作。相比步进制交换方式，纵横制交换机的机械动作少了很多，而且采用耐磨贵重金属制作接触点，因此动作噪声小、磨损和机械维修工作量也小，工作寿命也大大延长。

20世纪40年代以后，随着半导体电子技术的发展，电话交换机开始了由机电交换阶段逐步向电子控制阶段转换的过程。交换机的逻辑控制部分采用半导体器件实现起来较为容易，因而首先被电子元器件所代替。但线路接续部分受当时技术水平的限制，很难找到一种电子开关能比机械金属触点的电阻更小并且成本更低的接线器。虽然后来出现了接线速度能够与电子元器件相近的干簧接线器，但仍然属于一种半电子或准电子式交换机。

1965年，由美国贝尔公司研发成功的第一台程控交换机No.1问世。这是首次采用存储程序控制技术实现的电话交换系统。但该系统传输的是模拟语音信号，线路的接续部分采用的仍然是空分交换方式。所谓空分交换是指通话双方的线路接通后直到通话完成为止，线路始终处于物理接通状态，通话完成后还要在物理上拆除连接，恢复原始状态。

1970年，法国拉尼翁开通了第一台真正意义上的程控数字电话交换机E-10。其控制部分直接由计算机完成，而接续部分则完全实现了PCM数字语音编码信号的时分交换。

进入20世纪80年代以后，程控数字电话交换机逐渐在世界范围内普及，并成为电话交换通信系统的主流。目前，程控数字电话交换网已经发展成支持非话业务的综合业务数字网，伴随着计算机网络技术和专用集成电路的进步，逐渐与分组交换网融合在一起，形成具有高度可靠性和灵活性的数字通信网。具有软交换特色的交换网成为下一代网络（NGN）的核心概念，并逐渐被越来越多的客户和运营商所接受。