5G mreže su mobilne mreže u kojima je područje usluge podijeljeno na mala geografska područja koja se nazivaju ćelije. Svi 5G bežični uređaji u ćeliji komuniciraju radiovalovima sa mobilnom baznom stanicom putem fiksnih antena, preko frekvencijskih kanala koje je dodijelila bazna stanica. Bazne stanice, nazvane čvorovi, povezane su s komutacijskim centrima u telefonskoj mreži i usmjerivačima za pristup Internetu optičkim vlaknima velike propusnosti ili bežičnim backhaul vezama. Kao i u drugim mobilnim mrežama, mobilni uređaj koji se kreće iz jedne ćelije u drugu automatski se neprimjetno predaje. Očekuje se da će 5G podržavati do milijun uređaja po kvadratnom kilometru.
Industrijski konzorcij koji postavlja standarde za 5G, 3rd Generation Partnership Project (3GPP), definira "5G" kao bilo koji sustav koji koristi 5G NR (5G New Radio) softver - definicija koja je ušla u opću upotrebu do kraja 2018. Nekoliko mrežnih operatera koristi milimetar valove nazvane FR2 u 5G terminologiji, za dodatni kapacitet i veću propusnost. Milimetarski valovi imaju kraći domet od mikrovalova niže frekvencije, stoga su stanice manje veličine. Milimetarski valovi također imaju više problema pri prolasku kroz zidove zgrada. Antene milimetarskih valova manje su od velikih antena koje su se koristile u prethodnim mobilnim mrežama. Neki su dugi samo nekoliko centimetara. Povećana brzina prijenosa podataka djelomično se postiže upotrebom dodatnih visokofrekventnih radio valova uz niske i srednje frekvencije koje su se koristile u prethodnim mobilnim mrežama. Za pružanje širokog spektra usluga, 5G mreže mogu raditi u tri frekvencijska pojasa – niskom, srednjem i visokom.
5G se može implementirati u niskopojasnom, srednjepojasnom ili visokopojasnom milimetarskom valu od 24 GHz do 54 GHz. Niskopojasni 5G koristi sličan frekvencijski raspon kao 4G mobiteli, 600–900 MHz, dajući brzine preuzimanja malo veće od 4G: 30–250 megabita u sekundi (Mbit/s). Niskopojasni mobilni tornjevi imaju domet i područje pokrivenosti slično 4G tornjevima. Srednjepojasni 5G koristi mikrovalove od 1,7–4,7 GHz, omogućujući brzine od 100–900 Mbit/s, pri čemu svaki ćelijski odašiljač pruža uslugu do nekoliko kilometara u radijusu. Ova je razina usluge najrasprostranjenija i uvedena je u mnogim gradskim područjima 2020. Neke regije ne implementiraju niskopojasni opseg, zbog čega je srednji pojas minimalna razina usluge. Visokopojasni 5G koristi frekvencije od 24 do 47 GHz, blizu dna milimetarskog valnog pojasa, iako bi se u budućnosti mogle koristiti više frekvencije. Često postiže brzine preuzimanja u rasponu gigabita po sekundi (Gbit/s), usporedive s kabelskim internetom. Međutim, milimetarski valovi (mmWave ili mmW) imaju ograničeniji raspon, zahtijevajući mnogo malih ćelija. Mogu ih ometati ili blokirati materijali u zidovima ili prozorima.
Zbog njihove veće cijene, planovi su postaviti ove ćelije samo u gusto naseljenim urbanim sredinama i područjima gdje se skuplja mnoštvo ljudi, kao što su sportski stadioni i kongresni centri. Gore navedene brzine su one koje su postignute u stvarnim testovima 2020., a očekuje se da će se brzine povećati tijekom uvođenja. Spektar u rasponu od 24,25–29,5 GHz bio je najlicenciraniji i najkorišteniji 5G mmWave raspon spektra u svijetu. Uvođenje 5G tehnologije dovelo je do rasprave o njezinoj sigurnosti i odnosu s kineskim dobavljačima. Također je bio predmet zdravstvenih problema i dezinformacija, uključujući teorije zavjere koje ga povezuju s pandemijom COVID-19.