現在はW-CDMA方式・HSPA方式の第3世代・第3.5世代携帯電話「FOMA」と、2010年12月24日に国内移動通信事業者各社に先駆けて開始したLTE方式の第3.9世代携帯電話「Xi」、2015年3月27日に開始したLTE-Advanced方式の第4世代携帯電話「PREMIUM 4G」、2020年3月25日に開始した第5世代携帯電話「docomo 5G」をサービスしている。

1千万契約ごとの到達年月[45][46]

1997年2月：1000万契約

1998年8月：2000万契約

2000年4月：3000万契約

2002年1月：4000万契約

2005年11月：5000万契約

2012年3月：6000万契約

2016年2月：7000万契約

2020年3月：8000万契約

メール・iモードサービス

1997年12月開始の10円メールサービス（2008年2月終了）や1999年2月開始の「iモード」[注 6]サービスが爆発的ヒットとなり、市場占有率を高めた。

iモード普及期の1999年から2001年にかけて、当初のiモードメールアドレスは「携帯電話番号@docomo.ne.jp」であった。悪意を持ったコンテンツ事業者は「携帯電話番号@docomo.ne.jp」というメールアドレスをコンピュータで自動生成し、自社の勝手サイトを宣伝する「迷惑メール」をiモード宛に大量送信した。受信者にメール受信料金の金銭負担がかかる迷惑メールは社会的に大きな問題になった。このため、2001年7月よりiモードに向けて大量に一斉送信されたメールをiモードセンターが探知し、削除して受信させないことである程度の抑制が出来るようになったほか、契約直後のアドレスはランダムな英数字から始まる仕様に変更され、iモード上の「メール設定」でアドレス（メールアカウント）の他、迷惑メール対策の設定変更ができるようになっている。

同じ頃、J-フォン（現在：ソフトバンク）はメール受信無料を強くPRしており、また「受信メールにもパケット料金を課金する」というNTTドコモと同様の仕組みを導入していたau（KDDI・沖縄セルラー電話連合）が2001年1月に「コミコミパック」という無料通信分を含んだ割引プランを導入した。一方、NTTドコモは2001年8月からiモード利用者に対して、迷惑メール対策の一環として毎月400パケットまでは無料とした。また、電波帯域に余裕のあるW-CDMA (FOMA) においては、1パケットの単価を若干下げると共にコミコミパックと同様の「パケットパック」を導入した。2005年11月、新統一料金プラン導入時に同プラン利用者のiモード基本料金を値下げし、毎月の「400パケット無料」を廃止した。また、2008年6月にはiモード基本料金を他社と横並びの月額315円に改定した。
movaからFOMAへの移行

2001年10月に世界初のW-CDMA方式の第3世代携帯電話サービスとして開始された「FOMA」は、2004年に最新機能を盛り込んだ900iシリーズの発売を機にドコモの主力サービスとして位置づけられた。その後、「mova」から「FOMA」への加入者移行を図ったことで、2004年4月から2008年6月末まで第3世代携帯電話での純増数は50か月連続1位となり、2006年7月にはFOMAの契約数はmova契約数を上回った。2008年11月にmovaサービス・2009年3月にデュアルネットワークサービスの新規契約を終了し、2012年3月31日を以てPDC方式によるmova携帯電話サービスを終了した。
FOMAの高速化とLTEの導入

FOMAのデータ通信速度は2001年10月の導入当初、送受信とも64 Kbps[注 7]の回線交換と、受信最大384 Kbps送信最大64 Kbpsの無線パケット通信でサービスが開始された。2003年9月に、カード型端末 F2402 が発売され、送受信とも最大384 Kbpsでの通信が利用可能となった。音声端末においては、その後も、送信は最大64 Kbpsであった。2006年8月に、FOMAハイスピードの名称で W-CDMA の上位規格であるHSDPAが導入され、受信最大3.6 Mbps上り送信384 Kbpsの通信速度が利用可能となった。2008年4月に、FOMAハイスピードの受信速度が最大7.2 Mbpsに向上され、2009年6月には、HSPA規格の導入により送信も最大5.7 Mbpsに向上された。2011年6月からは、FOMAハイスピード受信速度が14 Mbps (理論値: 14.4 Mbps) に引き上げられた。

積極的なFOMAエリアおよびFOMAハイスピードエリアの拡大によって通信エリアによる顧客満足度が向上し、2009年3月にはデータ通信における顧客満足度で1位になり[47]、2009年7月の携帯電話純増数でも第1位になり2009年度全体でも純増数が4年ぶりに1位となっている[48]。また2010年にはJDパワー顧客満足度調査で初めて業界1位を獲得した[49]。

現在、世界中の通信事業者が導入し始めている第3.9世代移動通信システムの規格である Long Term Evolution (LTE)についても、ドコモは「Xi（クロッシィ）」という新たなサービスブランドで、2010年12月24日よりサービスを開始し、東京・大阪・名古屋から政令都市・全国へと基地局を増やしている。「Xi」の導入によって導入当時一部の屋内エリアで最大75 Mbps、その他のエリアで最大37.5 Mbpsの通信速度が利用可能となった。一部地域において2012年冬より受信最大速度最大112.5 Mbpsにまで、2013年夏より受信最大速度最大150 Mbpsにまで向上した。
スマートフォンとiPhoneへの参入遅れ「HT-03A」日本初のAndroid搭載携帯電話（HTC Magicベース）

2006年10月に開始した「番号ポータビリティ (MNP)」では当初苦戦し、2006年11月度の契約数が自社初の純減となった。その後も、auに比べ純増数が少ない状態が続いた。さらにはソフトバンクにも純増数で劣り、MNP開始後2社に大きく遅れをとった。また、2008年1月度はイー・モバイルにも純増数で劣った。ドコモは2007年5月より「DoCoMo2.0」という旗印で顧客獲得を狙ったが、2007年8月度に、創業以来2度目の純減 (-22,900)となった。

この純減状況に、更なる追い打ちをかけたのが、フィーチャーフォンに変わる「スマートフォンの台頭」と、2007年にWWDCで発表されたAppleのスマートフォン「iPhone」の登場である。とりわけiPhoneは、画面上を指の操作によるマルチタッチ機能が、斬新で直感的な操作体系に加えて、パーソナルコンピュータとほぼ同等の機能を持つ「フルブラウザ機能」と「電子メール機能」を搭載したことで、iPhoneの市場規模が拡大した。翌年の2008年に発表されたiPhone 3Gにて、ソフトバンクが参入したことで、日本国内においてもスマートフォンが普及するきっかけとなった。

スマートフォンの台頭で、ドコモも対応に追われ、2008年7月から新しいドコモブランドに変更することとなった。2008年11月には「90X・70X」といった数字による携帯電話の付番方式を改め、型番を整理し、docomo PRIME series, docomo STYLE series, docomo SMART series, docomo PRO seriesといった4つのシリーズに分類するようになり、2008年度からは1100シリーズ、docomo PRO seriesでWindows Mobile, BlackBerry, Android（Googleケータイ）といったスマートフォンを立て続けに発売した。

2010年夏からはスマートフォンを PRO series カテゴリから独立させ「ドコモ スマートフォン」とし、2010年9月にはスマートフォンでもiモードのメールアドレスなどが利用できる「spモード」がサービス開始になった。

2011年冬季モデルの端末からは、従来型携帯電話の上位シリーズを「docomo STYLE series」に統合してスマートフォンを主力に位置付けた上で、ワンセグやおサイフケータイといった従来型携帯電話に搭載されていた機能を付け加えた「docomo with series」と、旧来の「ドコモ スマートフォン」の流れを引き継ぐ先進的なユーザー向けのスマートフォンという位置づけとなる「docomo NEXT series」の2つのシリーズに分類した。2011年冬モデル以降は「Xi」対応の音声通信端末が発売された。

しかし、これまで通信規格「CDMA」の問題で、iPhoneに参入出来なかったauが、iPhone 4sの発売と同時に参入したことで、iPhone 3GS以降の機種で、FOMAの通信規格に対応していたにもかかわらず、ドコモだけがiPhoneを取り扱わない状態に陥っていた。これは、ソフトバンクのiPhone参入時からドコモのiPhone参入時までの間に、ドコモでは2度の社長交代が行われており、経営方針の変更を余儀なくされていたのに加えて、2010年のパケットビデオ社の買収や2012年のNOTTVの放送開始、当時のドコモの傲慢な態度も、ユーザーの不評を買う要因となっていた。

その影響を受けて、2008年夏以降は番号ポータビリティ転出数や解約率の低下が顕著になり、同年12月にはMNP制度開始以来初の転入超過となっている[50]。2012年1月には初めて「FOMA」契約が純減となり、iPhone参入までの間は、苦戦が続いた。

このような過去の失敗と反省を踏まえて、ドコモは経営戦略の見直しを図り、新たに「2トップ戦略」を打ち出し、ソニーエリクソンとサムスン電子のスマートフォンに、販売奨励金をより多く投入すると共に（結果的には失敗に終わるが）、2013夏季モデルの端末からは、「docomo with series」と「docomo NEXT series」の2つのシリーズによる分類も無くなった。

2013年秋には、ソフトバンク、auに続いて、日本国内でのiPhone参入 (iPhone 5s / 5c) をようやく果たした。
近年の課題・新サービス

他社に比べ料金プランや端末価格が高額というイメージがあることなどが挙げられる。