남북직통전화는 남북대화를 원활히 추진하기 위해 가설된 남북한 간의 직통전화이다. 해방 이후 북한에 진주한 소련군에 의해 남북직통전화는 완전히 차단되었다. 1971년 남북적십자회담 제1차 예비회담에서 남북직통전화 가설 합의 후 2개 회선이 개통되었다. 그러나 1976년 8월 북한 경비병의 판문점 도끼만행사건으로 중단되었다. 이후 남북간 관계 변화에 따라 개통과 중단을 거듭하였다. 2013년 남북직통전화는 판문점을 경유해 연결된 33회선과 판문점을 경유하지 않는 15회선이 별도로 설치되어 있다.
해방 이후 북한에 진주한 소련군에 의해 완전히 차단(1945년 9월6일)되었던 남북한 간 전화통신이 재개되기까지는 26년이나 걸렸다. 1971년 9월 20일 남북적십자회담 제1차 예비회담에서 처음으로 남북직통전화의 가설을 합의하였고, 이 합의에 따라 판문점 공동경비구역 내에 있는 우리측 진영인 자유의 집과 북한측 진영인 판문각에 각기 상설 연락사무소를 설치하여 1971년 9월 22일 두 연락사무소를 잇는 남북직통전화 2개 회선이 개통되었다.
이후 적십자 본회담이 서울과 평양에서 열리게 되자 1972년 8월 26일 양측 적십자사 중앙기관 사이에 22개 회선의 직통전화가 연결, 운영되었다. 이에 앞서 1972년 4월 29일 남북간의 고위급 정치회담을 계기로 서울과 평양 사이에 1개 회선의 직통전화가 별도로 설치되었다.
남북직통전화는 총 23개의 회선으로 1972년 8월 11일의 제25차 남북적십자예비회담에서 합의된 「남북적십자 중앙기관 사이의 직통전화 운영절차 합의서」 및 1972년 7월 4일 남북공동성명서 발표시에 합의된 「서울·평양간 직통전화 가설, 운용절차에 관한 합의서」에 근거하여 운영되었다.
1976년 8월 30일 이후 남북직통전화는 북한 경비병의 판문점 ‘도끼만행사건’으로 중단되었다. 그 뒤 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 남북간에는 경제회담 전용회선이 추가로 개통되었다.
그 뒤 1992년 5월 7일 남북한 정부 당국간에 체결된 「남북연락사무소의 설치·운영에 관한 합의서」에 따라서 한때 2개 회선의 직통전화가 추가로 가설·운영되었으나 북한측의 일방적인 초지로 운영이 중단되었다.
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.
2000년에 들어와 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 11월10일, 소장회의 시 사무소 운영 및 관리에 관한 합의서 서명 발효)에 따라 남북경제협력협의사무소용(서울-개성) 3회선이 개통되었다.
이로써 2013년까지 남북간 합의에 의해 연결된 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.
또한 판문점을 경유하는 남북직통전화 33회선의 구성현황은 다음과 같다. 판문점 남북연락사무소(자유의 집-판문각) 간 5회선, 회담지원용(서울-평양) 21회선, 항공관제용(인천-평양) 2회선, 해사당국(서울-평양)간 2회선, 경협사무소용(서울-개성) 3회선 등이다.
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 여러차례 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(8월21일∼23일) 및 남북적십자회담(8월26일∼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.