GSM-R 基于蜂窝 GSM 技术，并根据列车控制等特定铁路运营要求进一步包含了相应增强性能。
一般而言，GSM-R 技术与 GSM 系统具备相同或相似特性，例如频率间隔 (200 kHz)、调制（高斯最小频移键控，简称“GMSK”）和接入类型（时分多址 (TDMA)、时分双工 (TDD)/频分双工 (FDD)）。GSM-R 的频率扩展到低于 GSM-900 标准的频率。
GSM-R 技术支持面向高达 14.4 kbit/s 数据通信的通用分组无线业务 (GPRS)，与常规 GSM 系统采用相同的方式进行数据传输。它可用于自定义应用，例如用于远程或自动控制列车运行和监控的自动列车控制 (ATC) 和电子列车控制系统 (ETCS)；此外，该技术还可用于功能寻址（即通过指定功能而非固定号码来呼叫用户）和位置寻址。
其他特有的铁路特性功能包括话音组呼叫业务 (VGCS) 和语音广播业务 (VBS) 等高级语音呼叫项目 (ASCI)，以便同时与一组手机进行通信。GSM-R 移动电话与蜂窝移动电话相似，但更加稳健耐用。它们还具有扩展功能，并采用不同的用户界面以使用附加应用程序。