同其它调制方式类似，QAM通过载波某些参数的变化传输信息。在QAM中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。
模拟信号的相位调制和数字信号的PSK可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。由此，模拟信号频率调制和数字信号FSK也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。
这里主要讨论数字信号的QAM，虽然模拟信号QAM也有很多应用，例如NTSC和PAL制式的电视系统就利用正交的载波传输不同的颜色分量。
类似于其他数字调制方式，QAM发射信号集可以用星座图方便地表示。星座图上每一个星座点对应发射信号集中的一个信号。
设正交幅度调制的发射信号集大小为N，称之为N-QAM。星座点经常采用水平和垂直方向等间距的正方网格配置，当然也有其他的配置方式。数字通信中数据常采用二进制表示，这种情况下星座点的个数一般是2的幂。常见的QAM形式有16-QAM、64-QAM、256-QAM等。
星座点数越多，每个符号能传输的信息量就越大。但是，如果在星座图的平均能量保持不变的情况下增加星座点，会使星座点之间的距离变小，进而导致误码率上升。因此高阶星座图的可靠性比低阶要差。
当对数据传输速率的要求高过8-PSK能提供的上限时，一般采用QAM的调制方式。
因为QAM的星座点比PSK的星座点更分散，星座点之间的距离因之更大，所以能提供更好的传输性能。但是QAM星座点的幅度不是完全相同的，所以它的解调器需要能同时正确检测相位和幅度，不像PSK解调只需要检测相位，这增加了QAM解调器的复杂性。
M-QAM信号波形的表达式为：
s_m(t)
= \Re[(A_{mc} + j A_{ms}) g(t)e^{j 2\pi f_c t}]
= A_{mc} g(t) \cos 2\pi f_c t - A_{ms} g(t)\sin 2\pi f_c t
\mbox{ ,where } m = 1,2,\ldots,M
其中g(t)为码元信号脉冲。
因此QAM可以分解为分别在两个正交的载波\cos 2\pi f_c t与\sin 2\pi f_c t上的M1-PAM与M2-PAM的叠加，其中M_1 M_2 =M。
将上面s_m(t)变形得到
s_m(t)
= \Re[V_m e^{j \theta m} g(t)e^{j 2\pi f_c t}]
= V_m g(t) \cos (2\pi f_c t + \theta_m)
其中V_m = \sqrt{A_{mc}^2 + A_{ms}^2}，\theta_m = \arctan (A_{ms}/A_{mc})。
因此，M-QAM还可以看作是M1-PAM与M2-PSK的叠加，其中M_1 M_2 =M。
