โทรศัพท์มือถือสองซิมได้รับการออกแบบในลักษณะเดียวกับโทรศัพท์อื่น ๆ ด้วยการเพิ่มตัวรับส่งสัญญาณที่สองซึ่งอนุญาตให้ใช้งาน Subscriber Identity Modules (SIMs) สองโมดูล ชิปหรือการ์ดขนาดเล็กเหล่านี้เลื่อนเข้าไปที่ด้านหลังของโทรศัพท์มือถือส่วนใหญ่และช่วยรับสัญญาณโทรศัพท์มือถือ โดยทั่วไปจะมีการตั้งโปรแกรมให้รับสัญญาณจากเครือข่ายมือถือโดยเฉพาะรับสัญญาณจากเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือของเครือข่ายนั้น
โทรศัพท์มือถือสองซิมส่วนใหญ่ยังคงใช้เครือข่ายหรือ บริษัท โทรศัพท์เพียงแห่งเดียว นั่นคือแต่ละซิมการ์ดทำงานภายใต้ผู้ให้บริการไร้สายเดียวกัน ในบางกรณีอาจเป็นไปได้ที่จะใช้ซิมการ์ดจากผู้ให้บริการรายที่สองด้วยโทรศัพท์เครื่องเดียวกันหากการ์ดเพิ่มเติมมีขนาดที่เหมาะสมและมีข้อสันนิษฐานว่าโทรศัพท์มือถือไม่ได้ล็อค อุปกรณ์ที่ล็อคถูกตั้งโปรแกรมให้รับสัญญาณโดยผู้ให้บริการไร้สายที่ออกโทรศัพท์ไม่ว่าจะใส่ซิมการ์ดใด การ์ดจากผู้ให้บริการรายอื่นจะไม่ทำงานในโทรศัพท์ดังกล่าวเว้นแต่ว่าผู้ให้บริการไร้สายจะถูกปลดล็อค
โทรศัพท์บางรุ่นเท่านั้นที่สามารถรับซิมการ์ดคู่ได้ แต่มีอะแดปเตอร์สำหรับเปลี่ยนโทรศัพท์รุ่นใหม่ ๆ ให้เป็นโทรศัพท์ซิมคู่ อะแดปเตอร์บางตัวอาจจำเป็นต้องตัดซิมการ์ดทั้งสองและติดตั้งในขณะที่อะแดปเตอร์อื่นอาจเสนอขนาดที่พอดียิ่งขึ้น เมื่อใช้อะแดปเตอร์แทนโทรศัพท์มือถือสองซิมอาจไม่สามารถใช้ซิมทั้งสองพร้อมกันได้ ผู้ใช้จะต้องสลับจากอันหนึ่งไปอีกอันโดยใช้เมนูบนหน้าจอ
โทรศัพท์มือถือสองซิมที่ใช้งานได้เต็มรูปแบบโดยปกติแล้วผู้ใช้ไม่ต้องเลือกระหว่างซิมหนึ่งหรืออีกอัน สามารถใช้หมายเลขโทรศัพท์ทั้งสองพร้อมกันได้ คุณสมบัตินี้สะดวกสำหรับผู้ที่ต้องการแยกสายธุรกิจและสายส่วนตัวโดยใช้หมายเลขโทรศัพท์สองหมายเลขแยกกันเช่นเดียวกับผู้ที่เดินทางบ่อยและต้องการหมายเลขท้องถิ่นสำหรับแต่ละตำแหน่ง
ในบางส่วนของโลกโทรศัพท์สองซิมได้รับการพัฒนาไปอีกขั้นด้วยโทรศัพท์ที่สามารถถือซิมการ์ดได้สามใบ โดยทั่วไปแล้วจะมีขนาดเล็กกว่าโทรศัพท์แบบซิมหนึ่งแบบดั้งเดิม พวกเขายังไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายหรือต้องการเป็นโทรศัพท์มือถือซิมเดียวและสอง
ข้อเสียของการเป็นเจ้าของโทรศัพท์มือถือสองซิมนั้นมีขนาดใหญ่ขึ้นและใหญ่ขึ้นรวมทั้งอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่สั้นลง โดยทั่วไปแล้วโทรศัพท์สองซิมจะต้องเสียค่าใช้จ่ายบ่อยกว่าเว้นแต่จะมีแบตเตอรี่คู่: หนึ่งเครื่องสำหรับแต่ละซิมการ์ด โทรศัพท์ที่มีแบตเตอรี่หนึ่งก้อนสำหรับแต่ละ SIM จะดีกว่าในแง่นี้มาก แต่ก็มีขนาดใหญ่กว่าโทรศัพท์มือถือสองซิมแบบดั้งเดิม การแลกเปลี่ยนในรูปแบบสำหรับอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้นหรือในทางกลับกันจะขึ้นอยู่กับดุลยพินิจของผู้บริโภคด้วยตัวเลือกที่มีข้อดีและข้อเสียที่ชัดเจน
