O VoIP pode facilitar tarefas difíceis nas redes tradicionais. Chamadas de entrada podem ser automaticamente roteadas para o telefone VoIP, independentemente da localização na rede.
Por exemplo, é possível levar um telefone VoIP para uma viagem, e onde ligar esse telefone à Internet, pode receber e fazer chamadas telefónicas, desde que a ligação seja rápida e estável o suficiente.
O facto da tecnologia ser acoplada à Internet também traz a vantagem de poder integrar telefones VoIP a outros serviços como videoconferência, SMSs, partilha de arquivos e gestão de listas telefónicas.
Estar ligado à Internet também significa que o custo da chamada não depende da localização geodésica nem dos horários de utilização, ambos os parâmetros usados na cobrança na telefonia fixa e móvel, e cujos valores variam de operadora para operadora. Vários pacotes de serviço VoIP incluem funcionalidades que em redes tradicionais seriam cobradas à parte, como conferências a três, redireccionamento de chamadas, rediscar automático e identificador de chamadas.
O procedimento consiste em digitalizar a voz em pacotes de dados para transitar pela rede IP e converter em voz novamente no destino.Uma ligação via IP segue as seguintes etapas. O utilizador levanta o auscultador, e nesse momento é emitido um sinal para a aplicação sinalizadora do roteador de "telefone activo". A parte de aplicação emite um sinal de discagem. O utilizador digita o número de destino, cujos dígitos são acumulados e armazenados pela aplicação da sessão. Os gateways comparam os dígitos acumulados com os números programados; quando há uma coincidência ele mapeia o endereço discado com o IP do gateway de destino. A aplicação de sessão roda o protocolo de sessão sobre o IP, para estabelecer um canal de transmissão e recepção para cada direção através da rede IP. Se a ligação estiver sendo realizada por um PABX, o gateway troca a sinalização analógica digital com o PABX, informando o estado da ligação. Se o número de destino atender a chamada, é estabelecido um fluxo RTP sobre UDP entre o gateway de origem e destino, tornando a conversação possível. Quando qualquer das extremidades da chamada desligar, a sessão é encerrada. .
Algumas ligações de banda larga possuem uma qualidade pobre de transmissão. Quando os pacotes IP são perdidos ou atrasados nalgum ponto da rede, existe um queda momentânea da voz na conversação. Isso é mais perceptível em redes bastante congestionadas ou onde existe grandes distâncias entre os pontos de conexão. Alguns protocolos já foram definidos para suportar e relatar qualidade de serviço em ligações VoIP, incluindo RTCP XR (RFC3611), SIP RTCP Summary Reports, H.460.9 Annex B (para H.323), H.248.30 e extensões MGCP. 
Como o UDP não fornece um mecanismo para assegurar que os pacotes de dados sejam entregues em ordem sequencial, ou ainda que forneça garantias de qualidade de serviço, as implementações VoIP sofrem com o problema de latência e jitter (variações de atraso). Esse problema é acentuado quando uma ligação por satélite é usada, devido ao grande atraso de propagação (entre 400 e 600 milisegundos para um satélite geoestacionário). O nó receptor deve reestruturar os pacotes IP que podem estar fora de ordem, atrasados ou desaparecidos, enquanto assegura o fluxo de áudio. Outro desafio para o roteamento de tráfego VoIP são os firewalls e os tradutores de endereço. O Skype utiliza um protocolo proprietário para rotear chamadas entre utilizadores Skype, permitindo atravessar NAT e firewall[1]. Outros métodos para passar firewalls incluem STUN e ICE. Em resumo, os principais desafios técnicos do VoIP são latência, perda de pacotes, eco, jitter e segurança. A principal causa de perda de pacotes é o congestionamento, que pode ser controlado por gerenciadores de congestionamento de rede. Causas comuns de eco incluem inconsistências de impedância em circuitos analógicos. Do ponto de vista de gestão, se a estrutura de rede e os equipamentos forem antigos ou inexistentes, uma mudança para VoIP pode custar alto para a aquisição de novos equipamentos como a cablagem, comutadores, roteadores, telefones IP (cujo preço é mais alto que um telefone analógico), e aumento da banda de ligação (para suportar essa nova tecnologia), além da mão de obra especializada.
Comparado com o mercado residencial, o mercado empresarial exige hoje, aos integredores, soluções de nível mais elevado. Tanto na qualidade de serviços e equipamentos, como na fiabilidade e complexidade dos sistemas, bem como na gama de funções dos equipamentos.
