Дослідження з метою автоматизації телефонного зв'язку велися з самого початку поширення телефону. Перший патент на найпростішу автоматичну телефонну станцію (далі – АТС) був отриманий в 1879 році групою американських винахідників. Через два роки автори вдосконалили свою систему імпульсним реле для трансляції імпульсів. Значний внесок в автоматизацію телефонного зв'язку зробив російський винахідник К. Мосцицький.

Він уперше висунув ідею релейної (без шукачів) АТС у 1887 році й розробив схему станції на шість номерів. Але це ще не була АТС у сучасному розумінні, оскільки комутація з'єднань, хоча й виконувалася без телефоністок, але управлялася абонентами. Абонент посилав через станцію позивні абонента, якого він викликав, і цей сигнал надходив в усі телефонні апарати, увімкнуті в станцію.

Американець Строуджер створив у 1888 році працюючу модель свого декадно-крокового шукача, коли йому було 49 років. На цей пристрій ним був отриманий патент (US Patent №447918 10/6/1891). Протягом десятків років даний пристрій був основним елементом АТС. Побудовані за системою Строуджера АТС були досить надійні й експлуатувалися у всіх країнах світу аж до 70-х років минулого століття. Така АТС працювала й на станціях урядового зв'язку.

Строуджер винайшов і номеронабирач у вигляді обертового диска, що також протягом десятиліть використовувався в телефонних апаратах, які випускалися промисловістю. У винаході комутатора Строуджер не був піонером. Подібний пристрій був винайдений ще в 1879 році американськими інженерами Конолі і Мактайтом. Однак саме завдяки ентузіазму та наполегливості Строуджера ідеї автоматичної комутації одержали зрештою практичне застосування.

Перша ручна телефонна станція Московської міської телефонної мережі на 800 номерів була відкрита в 1882 році у будинку №6 на Кузнецькому мості. У списку її телефонних абонентів значилося 26 осіб. Це були в основному багаті комерсанти, промисловці, здатні дозволити собі таку «розкіш».

Телефонна станція працювала з однопроводовими абонентськими лініями та використанням дошок системи Гілєланда ємністю 50 номерів кожна. Цей пристрій являв собою ручний комутатор з вертикальною панеллю та горизонтальним столом, на якому розташовувалися подовжні і поперечні латунні смуги товщиною у півміліметра. Ці смуги з'єднувалися вставним штепселем. Між вертикальною дошкою та горизонтальним столом розміщалися 50 (по одному на кожен номер) викличних клапанів, розташованих у два ряди.

Абонентські лінії підключалися до клем на зворотному боці комутаторної дошки. Кожна з них з'єднувалася з електромагнітом відповідного викличного клапану та відповідних смуг на горизонтальному столі й вертикальній панелі. По мірі розширення станції до кожної дошки Гілєланда вмикалися сполучні лінії для зв'язку з іншими дошками станції. Наприклад, московська станція до кінця XIX століття мала 16 дошок з 90 сполучними лініями в кожній.

Абонентські пристрої в той час складалися з трубки Белла, мікрофона Блейка, індуктора і дзвоника Гілєланда та батареї елементів Лекланше. Ці телефонні апарати, що одержали назву Белла-Блейка, викликали масу дорікань, зокрема, через незручність розміщення мікрофона (він був вмонтований у корпус апарата, і щоб говорити, приходилося нахилятися), а також через велику взаємну індукцію однопровідних абонентських ліній та недосконалої підоймової системи, що найчастіше давала збої.

Користуючись своїм монопольним правом, компанія Белла встановила високу плату за користування телефоном – 250 карбованців у рік і, забезпечивши себе надвисоким прибутком, не прагнула вкладати кошти в удосконалення побудованої системи, навіть незважаючи на численні скарги. Нерідко абонент не міг з'єднатися з другим абонентом протягом декількох годин.

На кожній станції працювало одночасно декілька телефоністок. Одна з них, одержавши сигнал виклику, запитувала абонента, з ким він бажає встановити зв'язок. Якщо необхідний номер був увімкнутий до іншого комутатора, перша телефоністка голосно сповіщала про це іншу. Та, у свою чергу, переконавшись, що номер не зайнятий, з'єднувала його з вільною сполучною лінією, що вела до першого комутатора, і голосно оповіщала про це його телефоністку. І тільки після цього телефоністка, що одержала викличний сигнал, з'єднувала абонента. Внаслідок голосних розмов телефоністок, що створювали на станції шум і плутанину, часто виникали помилки у з'єднаннях.

Офіційне відкриття міжміського телефонного зв′язку між Петербургом і Москвою відбулося в Петербурзі 31 грудня 1898 року (за старим стилем) о 11 годині ранку. Протягом першого тижня щодоби відбувалося в середньому 60 переговорів між Петербургом і Москвою, але вже наступного тижня кількість ця подвоїлося. Міжміський телефонний зв'язок в Росії до 1917 року свого подальшого значного розширення не отримав. У Росії були тільки дві телефонні магістралі: Петроград – Москва і Москва – Харків (споруджена у 1912 році) і декілька ліній невеликої протяжності.

На початку листопада 1901 року закінчився контракт компанії Белла на володіння московською телефонною мережею та за результатами закритого конкурсу (сучасними словами – тендеру) усі права перейшли до Шведсько-Датсько-Російського акціонерного товариства, що почало свою діяльність з розширення та корінної реконструкції станційних і лінійних споруд мережі.

У Києві перші телефони було встановлено у 1884 році, які знаходились у ресторані «Семаден» і в магазині Попова, використовувались лише для внутрішнього зв'язку. А у 1885 році в місті розпочали створення першої телефонної станції в приміщенні поштової контори за адресою: вулиця Хрещатик, будинок №24/26.

Днем народженням київського телефонного зв'язку стало 1 квітня 1886 року, коли урочисто була відкрита перша телефонна станція міста Київ. У день відкриття станції запрацювало 60 телефонів, а до кінця року їх було вже 175, з яких 10% знаходилися у квартирах, а 55% – у торгівельних фірмах, промислових закладах і адміністративних органах. Пізніше у Києві були відкриті 5 «говорильних» пунктів, де за 25 копійок можна було придбати 3-х хвилинну розмову з будь-яким абонентом. З 1895 року плату за розмови знизили до 15 копійок.

У 1893 році було закінчене будівництво першої в Україні міжміські телефонні лінії зв'язку між Одесою та Миколаєвом довжиною у 138 кілометрів. У 1898 році під керівництвом інженера Новицького було закінчене будівництво міжміської телефонної лінії зв'язку між Петербургом і Москвою, яка функціонувала на підвішених мідних дротах. її довжина складала 618 верст. У той час вона була найдовшою в Європі. Комутатори для першої міжміської станції були закуплені в Бельгії. Аналогічні станції в наступні 20 років з'явилися в Одесі, Варшаві, Ризі й Лодзі. За забезпечення зв'язку російського імператора відповідали Управління начальника військових сполучень і Чергового генерала при Головній квартирі Його Імператорської Величності.

Основою для проектування АТС став створений російським винахідником Фрейденбергом у 1895 році предшукач і його принцип вільного шукання. Він, працюючи над автоматизацією зв'язку, прагнув знайти рішення, що би зробило АТС рентабельніше ручної станції такої ж ємності. У 1896 році Фрейденберг створив лінійний шукач на 1 тисячу ліній із загальним багаторазовим полем для групи шукачів, а потім-груповий шукач. Макет АТС останньої системи, що була названа «машинною», пройшов успішні випробування в Парижі у 1898 році. Перша така АТС була створена у 1900 році в США.

У червні 1902 року в Москві у Милютинському провулку (нині – вул. Мархлевського) було розпочате спорудження нового багатоповерхового будинку Центральної телефонної станції ємністю 60 000 номерів. У ньому брали участь шведські фахівці, що застосували досвід будівництва аналогічної станції в Стокгольмі. До 1913 року телефонний зв'язок по мідних двопроводових лініях був встановлений між Москвою та Харковом, Рязанню, Нижнім Новгородом і Костромою, між Петербургом і Ревелем, Гельсінгфорсом і між Баку та Тифлісом. Усього ж тоді функціонувало 87 міжміських телефонних ліній.

До 1917 року єдиним видом комутаторного устаткування далекого зв'язку, виробленого в Росії, були ручні «земські» комутатори російського акціонерного товариства «Еріксон». На первісному етапі розвитку телефонії вони цілком відповідали необхідним вимогам. Але зі зростанням кількості абонентів розпочалося районування телефонних мереж – встановлення станцій у кожному районі міста.

Використання так званих «ручних» станцій погано вписувалося в цей процес через ряд значних недоліків. Станції з'єднувалися за принципом «кожна з кожною», і при великій кількості районних станцій знижувалося використання устаткування міжстанційних сполучних ліній. До цього варто додати й більші витрати кабелю, а отже, і фінансові витрати.

У Києві у 1892 році нараховувалось вже 409 абонентів та 479 телефонних апаратів, а станція мала 9 комутаторів, і все це господарство обслуговувалось 37 працівниками. На кожен комутатор припадало до 200 з'єднань за добу. У 1893 році була споруджена ще одна станція на Подолі, що мала 300 номерів.

Історичною для Києва стала весна 1901 року, коли була змонтована перша телефонна каналізація. У траншею укладались циліндричні бетонні труби на 12 та 24 канали, діаметр кожного з яких був 90 міліметрів. Колодязі телефонної каналізації будувались «серйозно та надовго».

В подальші роки модернізація продовжувалась. В 1904—1912 роках ємність кабельних мереж зросла до 4000 пар, а ємність станції до 4200 номерів. Покращилась також і якість зв'язку. Але попереду виникли нові ускладнення – попит на телефонний зв'язок значно перевищував технічні можливості телефонної мережі, і вже у 1912 році всі ємності були задіяні та технічні можливості для розвитку вичерпано. На той час телефонна щільність складала 0,9 телефону на 100 киян.

Новим етапом розвитку електрозв'язку було закладення фундаменту нового приміщення Міської телефонної мережі замість старого за тією ж адресою. Сталося це 12 липня 1912 року. Слід зазначити, що ця будівля стоїть і досі та розміщується там Державна Радіокомпанія України.

Роботу з реконструкції приміщення було закінчено у жовтні 1914 року. Незабаром якість зв'язку покращилась, а попит значною мірою був забезпечений. У цьому ж році телефонна щільність уже склала 1,6 апарата на 100 мешканців Києва. Киян тоді було 261 тисяча, а телефонів в мережі – 4178.

АТС із машинним шукачем у Росії почали поширюватися тільки з 1929 року