随着时代的发展，对电话有需求的用户越来越多，甚至普通家庭都希望拥有自己的电话。但是，为每对欲通话的家庭之间都铺设电话线是不可能的。因此，
一种称为交换机（Switch，又称Exchange）的设备诞生了。它位于整个电话网的中心，用于连接每个用户。用户想打电话时，先拿起电话连接到管理交换机的接线员，由接线员负责接通到对方的线路。这便是最早的电话交换网，交换接续工作全部由人工完成。通过使用交换机，交换网上需要的线路大大减少了。
1889年到1891年期间，美国阿尔蒙· B·史端乔（Almon B Strowger）发明了步进式自动
电话交换机。有趣的是，他发明自动交换机的目的并不是为了把接线员从繁忙的人工交换机上解放下来，而是来源于另外一则故事：他本是一个殡仪馆老板。他发觉每当城里发生死亡事件，用户给“殡仪馆”打电话时，不知接线员是有意还是无意的，总会把电话接到另一家殡仪馆。这使史端乔非常郁闷，发誓要将电话交换自动化。功夫不负有心人，史端乔凭他那过人的聪明和毅力，终于发明了一种步进式的自动电话交换机，并申请了专利。人们为了纪念他，故又称这种电话交换机为“史端乔交换机”。这种交换机的特点是由用户话机的拨号脉冲直接控制交换机的动作，属于“直接控制”方式。
以后，又出现了旋转式和升降式的交换机。这类交换机采用了一个称为“记发器”的部件来接收用户的拨号脉冲，然后将其通过译码器译成电码来控制接线器的动作，这属于“间接控制”方式。在采用记发器后，增加了选择的灵活性，从而使交换机的容量得到了提高。
1919年，瑞典的电话工程师帕尔姆格伦和贝塔兰德发明了“纵横制接线器”，并申请专利。这种交换机将过去使用滑动摩擦方式的触点改成了压接触，减少了磨损，从而提高了交换机的寿命；而且，由于采用了导电性好的贵金属（如银）做金属触点，也大大提高了接触的可靠性。这种交换机的另一个特点是把控制部分和话路部分分开。控制部分由标志器和记发器来完成，称为公共控制。公共控制对用户拨号盘要求低，而
中继部署的灵活性大大提高。瑞典和美国分别在1926年和1938年开通了纵横制交换机，接着，法国、日本和英国也相继生产出纵横制交换机。
随着电子技术，尤其是半导体技术的迅速发展，人们开始在交换机内引入电子技术，产生了电子交换机。由于当时技术条件的限制，仅在控制部分引入了电子技术，而话路部分在较长的一段时间内仍然采用机械触点。这种交换机一般称为半电子交换机或准电子交换机（区别是后者采用了速度较快的笛簧接线器）。
1946年，第一台由存储程序控制的电子计算机诞生，这对现代科学技术起到了划时代的作用。通过在交换机中引入“存储程序控制”的概念，1965年5月，美国贝尔系统的1号电子交换机（ESS No.1）问世了，这是世界上第一部开通使用的
程控电话交换机。当时的交换机话路部分还保留了机械触点，以“空分”方式工作，因此称为空分交换机。并且，它交换的还是模拟信号。
20世纪60年代初以来，脉冲编码调制（PCM）技术成功地应用于传输系统中，它通过将“模拟”的信号数字化，提高了通话质量、增加了传输距离，同时，节约了许多线路成本。1970年，法国开通了世界上第一部程控数字交换机E10，开始了数字交换的新时代。
