數據通信系統的三要素是：信源（發端設備）、信宿（收端設備）和信道（傳輸媒介）。
來自信源的消息（語言、文字、圖像或數據）在發信端先由末端設備（如電話機、電傳打字機、傳真機或數據末端設備等）變換成電信號，然後經發端設備編碼、調製、放大或發射後，把基帶信號變換成適合在傳輸媒介中傳輸的形式。經傳輸媒介傳輸，在收信端經收端設備進行反變換恢復成消息提供給收信者。這種點對點的通信大都是雙向傳輸的。因此，在通信對象所在的兩端均備有發端和收端設備。
通信系統都是在有噪聲的環境下工作的（圖中集中以噪聲源表示）。設計模擬通信系統時採用最小均方誤差準則，即收信端輸出的信號噪聲比最大。設計數字通信系統時，採用最小錯誤概率準則，即根據所選用的傳輸媒介和噪聲的統計特性，選用最佳調製體制，設計最佳信號和最佳接收機。
