ทีโอที เปิดให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ TOT 3G ความเร็วสูง บนเทคโนโลยี HSPA+ (High Speed Packet Access Plus) หรือระบบ 3.9G (42 Mbps ในพื้นที่กรุงเทพมหานคร และ 21 Mbps ในพื้นที่ภูมิภาค) โดยใช้ระบบรับส่งสัญญาณแบบ MIMO และการผสมผสานสัญญาณที่เร็วขึ้น ทำให้สามารถรองรับจำนวนผู้ใช้งานพร้อมกันได้เพิ่มขึ้น มีคุณลักษณะในการรับส่งข้อมูลได้ พร้อมกันในลักษณะ Triple play คือ สามารถใช้งานโทรศัพท์ อินเทอร์เน็ต และงานรับส่งข้อมูลอื่นได้พร้อมกัน

โครงการขยายโครงข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคที่ 3 ได้เริ่มดำเนินการตั้งแต่เดือนพฤษภาคม 2554 และมีแผนติดตั้งสถานีฐานทั่วประเทศ จำนวน 4,772 แห่ง ให้แล้วเสร็จภายในเดือนพฤษภาคม 2555 สำหรับในปี 2555 ทีโอที มีแผนที่จะให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ระบบ 3G ร่วมกับเทคโนโลยี LTE โดยจะพัฒนาโครงข่ายให้แล้วเสร็จร้อยละ 50 และเสร็จสมบูรณ์ภายในปี 2556 โดยจะมี Capacity ไม่ต่ำกว่า 8.5 ล้านเลขหมายส่วนโครงการ NextGeneration Network มีเป้าหมายให้แล้วเสร็จสมบูรณ์โดยเร็ว