Um microfone sem fio funciona usando um transmissor sem fio, que é incorporado ao microfone ou conectado a um transmissor bodypack. O transmissor sem fio operado por bateria inclui uma antena para a transmissão de sons. Outro dispositivo essencial que faz um microfone sem fio funcionar é um receptor sem fio, que é ajustado para o comprimento de onda eletromagnético do transmissor, normalmente frequência muito alta ou frequência ultra-alta. O receptor se conecta a um fone de ouvido de sistema fechado ou outro dispositivo de saída.
Um microfone sem fio de mão requer que uma pessoa segure o microfone e produz vários níveis de volume dependendo da distância da fonte de som. Alguns microfones de mão sem fio vêm com transmissores integrados e operam a até 90 metros.
Em comparação, microfones sem fio viva-voz, como microfones de lapela, colarinho e faixa de cabeça, podem ser usados com mais flexibilidade. Esses microfones são adequados para pessoas que desejam usar as mãos enquanto falam. Por exemplo, pessoas que usam projetores, computadores ou outros equipamentos multimídia enquanto falam durante as apresentações se beneficiam do uso de microfones sem fio viva-voz.
O tipo de antena em um receptor e o comprimento de onda do sinal são fatores importantes que afetam a qualidade da transmissão. Os sinais de rádio de frequência muito alta geralmente são mais baratos, pois requerem apenas uma única antena em vez de antenas de diversidade. Os sinais de rádio de ultra alta frequência fornecem melhor qualidade de transmissão, permitem a operação simultânea de sistemas e funcionam bem com receptores de diversidade.