남북직통전화는 북한 경비병의 판문점 ‘도끼만행사건’으로 중단되었다가 1980년 2월 6일 총리회담 실무대표 접촉을 계기로 다시 개통되었으나, 같은 해 9월 24일 북한측에 의하여 또 중단되었고, 1984년 9월 29일 양측적십자사간의 수재물자 인도·인수를 계기로 다시 개통되었다. 1984년 11월 15일 남북경제회담의 시작과 더불어 남북 간에는 경제회담 전용회선이 추가로 개통되었다.
1992년 5월 7일 남북한 정부 당국 간에 체결된 「남북연락사무소의 설치·운영에 관한 합의서」에 따라서 2개 회선의 직통전화가 추가로 가설·운영되었으나 북한 측에서 일방적으로 운영을 중단시켰다.
한편 남북한의 대구-평양 간에 1997년 10월 9일 남북한과 국제민간항공기구(ICAO) 간의 합의에 따라 항공관제용 직통전화 2개 회선이 설치·운영되었다. 1997년 11월 19일 개통된 유선회선 두 개는 판문점을 경유하였고, 1998년 2월 17일 개통된 위성회선 한 개는 금산지구국과 아시아SAT를 경유하였다.
2000년에는 1997년 11월에 설치된 대구-평양간 항공관제용 직통전화가 2001년 9월 18일에 인천-평양으로 이전되었으며, 2005년 8월 1일에 발효된 남북해운합의서 및 동 부속합의서에 따라 2005년 8월 12일에 남북해사당국 간(서울-평양) 직통전화 2회선이, 11월 1일에는 남북경제협력협의사무소 개설 공동준비단회의 합의(2005년 11월 10일, 소장회의 시 사무소 운영 및 관리에 관한 합의서 서명 발효)에 따라 남북경제협력협의사무소용(서울-개성) 3회선이 개통되었다.
이로써 2013년까지 남북직통전화는 총 33회선이며 모두 판문점을 경유하여 연결되어 있다. 한편 현재 남북한 간에는 지리적 여건 등으로 판문점을 경유하지 않는 남북직통전화 15회선이 별도로 설치되어 있는데, 군 상황실간 직통전화 9회선(경의선 6회선 2005년 8월 15일, 동해선 3회선 2003년 12월 5일)과 남북열차운행을 위한 직통전화 6회선으로 구성되어 있다.
운용현황을 살펴보면, 남북적십자 연락사무소와 남북연락사무소 간 직통전화는 평일(월-금) 아침 9시와 오후 4시에 시험통화(업무개시 및 마감통화)를 하며, 토·일요일 및 쌍방 공휴일은 휴무한다. 단, 평일 근무시간 후나 공휴일에도 어느 일방의 요청이 있으면 근무하는 것을 원칙으로 하고 있다.
남북연락 채널의 핵심역할을 담당하고 있는 남북적십자 연락사무소와 남북연락사무소 직통전화는 2000년 이후에도 북측에 의해 여러 차례 일방적으로 중단된 바 있다.
북한이 1996년 9월 18일 북한 잠수정 강릉 침투사건 발생 후 단절시킨 바 있으며, 2007년 7월 31일 제1차 남북장관급회담 합의에 따라 8월 14일 재개되었다. 그리고 북한이 2008년 11월 22일 제63차 유엔총회시 우리 측의 대북인권 결의안 공동제안을 사유로 단절시켰으며, 2009년 고(故) 김대중 대통령 특사조의방문단 서울 방문(8월 21일∼23일) 및 남북적십자회담(8월 26일∼28일)을 계기로 8월 25일 재개되었다.
그리고 2010년 ‘천안함 피격 사건’ 관련 정부의 대북제재조치 발표(2010년 5월 24일) 이틀 후인 5월 26일 북한은 “판문점 적십자 연락대표 사업 완전 중지와 모든 남북 간 통신연계를 단절한다”고 통보함으로써 남북 간에는 군 상황실 간 직통전화 이외에는 사실상 모든 통신회선이 단절되었다. 그러다가 2010년 10월 18일부터 남북 민항 직통전화(관제통신망)는 재개되었으며, 2011년 1월 12일부터 남북 간 연락사무소 직통전화도 다시 연결되었다.
2013년에 들어와 2월의 3차 핵실험 이후 북한은 대남 위협을 고조하면서 통신연계를 모두 단절하였다. 7월에 들어와 남북대화를 통해 개성공단 재가동 문제의 해결 실마리가 풀리자 다시 연결되었다.
남북직통전화는 남북한 간의 직접적인 소통창구의 역할을 수행한다는 점에서 높은 가치를 갖고 있다. 남북직통전화는 남북 간의 현안을 외부의 도움없이 당사자 간의 접촉과 대화를 통해 해결해 나갈 수 있다는 점에서 자주적이고 평화의 소통전화라고 할 수 있다. 2015년의 경우에서도 북한은 남북직통전화를 통해 북한에 억류하고 있었던 남한국민을 직통전화를 통해 석방한다는 소식을 전해온 바 있다.