Modemi Globalnog sustava za mobilne komunikacije (GSM) specijalizirani su tipovi modema koji rade preko bežičnih mreža temeljenih na pretplati, slično mobilnom telefonu. GSM modem prihvaća karticu Subscriber Identity Module (SIM) i u osnovi djeluje kao mobilni telefon za računalo. Takav modem može biti čak i namjenski mobilni telefon koji računalo koristi za mogućnosti GSM mreže.
Tradicionalni modemi su spojeni na računala kako bi omogućili dial-up veze s drugim računalnim sustavima. GSM modem radi na sličan način, osim što šalje i prima podatke putem radio valova, a ne telefonske linije. Ova vrsta modema može biti vanjski uređaj povezan putem kabela univerzalne serijske sabirnice (USB) ili serijskog kabela. Češće je, međutim, mali uređaj koji se spaja izravno u USB priključak ili utor za karticu na računalu ili prijenosnom računalu.
GSM modem je generički komunikacijski uređaj baš kao i njegovi žičani preci, ali budući da se usluga temelji na pretplati, mora imati instaliranu SIM karticu. Ova kartica povezuje modem s odgovarajućim davateljem usluga i identificira korisnika uređaja s mrežom operatera. Na taj način GSM modem radi baš kao i mobilni telefon; zapravo, mnogi mobiteli također koriste SIM kartice u istu svrhu. Budući da SIM kartica zapravo sadrži sve podatke o pretplati, članstvu i korisnicima, te su kartice obično zamjenjive između GSM modema i GSM mobitela.
Slično načinu na koji dial-up modemi pretvaraju analogne signale u digitalne i natrag, GSM modemi pretvaraju digitalne podatke u poruke usluge kratkih poruka (SMS) za slanje i primanje poruka putem bežične mreže. SMS poruke su mali nizovi podataka koji se šalju i primaju poput paketa podataka na modemima za dial-up.
Mnogi pametni telefoni treće generacije (3G) i četvrte generacije (4G) koriste GSM tehnologiju tako da mogu djelovati kao bežične žarišne točke za računala. Mogu se povezati s računalom putem USB kabela ili bežično preko mreže široke vjernosti (Wi-Fi) ili putem Bluetooth®-a. To korisnicima omogućuje pristup internetu sa svojim pametnim telefonom koji djeluje kao GSM modem, a ne kao tradicionalna Wi-Fi veza. Za mnoge korisnike koji imaju neograničeni podatkovni paket na svom pametnom telefonu, ovo je rješenje jeftinije od plaćanja zasebne internetske veze ili plaćanja naknade za povezivanje ili članstva na javnim Wi-Fi pristupnim točkama.