Durch die LTE (Long Term Evolution) Technologie wird das Mobilfunknetzwerk in die Lage versetzt, für die bisherigen gängigen Internet-Technologien, DSL und Kabel Internet, die größte Konkurrenz aufzubauen. Die Bundesnetzagentur hat den Betreibern der Mobilfunknetzwerke wichtige Auflage gemacht, die diese erfüllen müssen. Die Versteigerung der einzelnen Frequenzbereiche für das LTE-Netzwerk hat die Bundesnetzagentur mit der Bedingung verknüpft, dass bis Ende 2016 90% der mit DSL unterversorgten Gebiete in Deutschland von den Betreibern der in Deutschland angebotenen Mobilfunknetzwerke an das LTE-Netzwerk angeschlossen werden. Die drei größten Mobilfunknetzbetreiber, Telekom, Vodafone und Telefónica O2 haben bisher eine Lizenz-Netzfrequenz für den LTE Mobilfunk erworben. Für den Erwerb der Frequenzlizenzen haben die Netzbetreiber etwa 4,5 Mrd. Euro investiert. Auf der Mobilfunkmesse („Mobile World Congress“) im Frühjahr 2011 in Barcelona gab Telefónica O2 den Ausbau des eigenen LTE-Netzwerks für das 2. Quartal des Jahres 2011 bekannt.
Seit dem Jahr 2010 führt O2 eigene Tests im Projektstadium durch, so ähnlich, wie dass die anderen Netzbetreiber auch machen. Einerseits werden die Tests bei München, andererseits bei Halle durchgeführt. An beiden Testorten wurde jeweils eine Rate von etwa 100 Mbit/s im Download erreicht. Langfristig werden 800 Städte mit dem LTE-Netzwerk verbunden. O2 nutzt dabei die beiden Ausrüster Huawei und Nokia Siemens Networks im Mobilfunkbereich. Dabei wird das O2 Netzwerk im Westen und im Süden Deutschlands von Huawei ausgebaut, der Restbereich im O2-Frequenzbereich wird von Nokia Siemens Networks durchgeführt.
