ระบบโทรเลขตามสายระบบแรกที่เปิดให้บริการทางการค้าสร้างโดย เซอร์ ชาลส์ วีตสโตน (Sir Charles Wheatstone) และ เซอร์ วิลเลียม ฟอเทอร์กิลล์ คุก (Sir William Fothergill Cooke) และวางสายตามรางรถไฟของบริษัท Great Western Railway เป็นระยะทาง 13 ไมล์ จากสถานีแพดดิงตัน (Paddington) ถึง เวสต์เดรย์ตัน (West Drayton) ในอังกฤษ เริ่มดำเนินงานเมื่อวันที่ 9 เมษายน พ.ศ. 2382 ระบบนี้ได้มีการจดสิทธิบัตรเมื่อ พ.ศ. 2380

ระบบโทรเลขนี้พัฒนาและจดสิทธิบัตรพร้อม ๆ กันในประเทศสหรัฐอเมริกาในปี พ.ศ. 2380 โดยซามูเอล มอร์ส (Samuel Morse) เขาและผู้ช่วยคือ อัลเฟรด เวล (Alfred Vail) ประดิษฐ์รหัสมอร์ส

สายโทรเลขข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกสร้างเสร็จสมบูรณ์เมื่อ พ.ศ. 2409 ทำให้สามารถส่งโทรเลขข้ามมหาสมุทรระหว่างยุโรปและอเมริกาเป็นครั้งแรก ก่อนหน้านั้นมีความพยายามสร้างในปี พ.ศ. 2400 และ 2401 แต่ก็ทำงานได้ไม่กี่วันหรือไม่กี่สัปดาห์ก่อนที่จะเสีย การศึกษาสายโทรเลขใต้น้ำทำให้เกิดความสนใจการวิเคราะห์เรื่อง transmission line ทางคณิตศาสตร์

ในปี พ.ศ. 2410 เดวิด บรูกส์ (David Brooks) ระหว่างที่ทำงานให้กับบริษัทรถไฟ Central Pacific Railroad ได้รับสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหลายฉบับเกี่ยวกับการปรับปรุงฉนวนสำหรับสายโทรเลข สิทธิบัตรของบรูคส์มีส่วนสำคัญในงานสร้างทางรถไฟข้ามทวีปสายแรกของอเมริกา

ความก้าวหน้าที่สำคัญอีกด้านของเทคโนโลยีโทรเลขเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 9 สิงหาคม พ.ศ. 2435 เมื่อ โทมัส เอดิสัน (Thomas Edison) ได้รับสิทธิบัตรสำหรับโทรเลขสองทาง (two-way telegraph)