Die Leistungsfähigkeit des UMTS-Netzes wird durch eine neuartige Zellenstruktur erzielt, wobei Zellen unterschiedlicher Größe und mit unterschiedlichen Datenraten kombiniert werden. Innerhalb einer Funkzelle stehen allen aktiven Teilnehmern gemeinsam pro Duplex-5- MHz- Frequenzband eine Bandbreite von 2 Mbit/s zur Verfügung.
Als kleinste Funkzelle mit einem Radius von unter 100 Metern gibt es die Picozelle, die für die Versorgung im Gebäude- und Grundstücksbereich sorgt. Die Mikrozelle, die nächstgrößere Funkzelle, kann Stadtbereiche versorgen und hat eine Ausdehnung von bis zu mehreren Kilometern. Darüber hinaus gibt es für Vororte und ländliche Bereiche die Makrozelle, die einen Versorgungsbereich von 20 km und mehr abdeckt. Für noch größere Flächenabdeckung sorgen die Hyperzelle und mit einem Radius bis zu einigen hundert Kilometern die Umbrella-Zellen. Die beiden Funkzellen werden in dem globalen Konzept von UMTS auch als Weltzelle bezeichnet.
Die Netz- Infrastruktur des zellularen UMTS-Netzes kennt als zentrale Zellenstation die Basisstation, die im UMTS-Netz NodeB genannt wird. Diese leitet die Daten an die übergeordnete Steuereinheit weiter, den Radio Network Controller ( RNC). Von dort geht es über eine Schnittstelle, dem Media-Gateway ins Kernnetz. Der funktechnische Teil des UMTS-Netzes heißt UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network).
Das UMTS-Netz wird auch für den Ausbau von High Speed Downlink Packet Access ( HSDPA) und High Speed Uplink Packet Access ( HSUPA), die mit wesentlich höheren Datenraten arbeiten, genutzt.