2011年，苹果公司向美国专利和商标局申请了一项虚拟SIM卡专利。苹果称该专利可以让用户无需使用SIM卡就可以直接访问运营商提供的无线网络服务。同时由于不需要使用SIM卡，未来的iPhone将变得更薄、更美观。 
2014年9月，苹果在发布iPad Air 2时就首次将eSIM卡的概念(又称为"Apple SIM")带到了实际产品中，这一设计允许用户更为轻松的自由选择、切换运营商。
2015年7月，苹果公司和三星正在与电信行业中的其他公司展开谈计划联手推出eSIM卡。苹果与三星两家公司将同代表全球移动运营商的GSMA(全球移动通信系统协会)达成合作伙伴关系，这一合作关系的主要内容是生产一种用于消费者设备的标准嵌入式SIM卡，这项协议将把智能手机生产商也涵盖在内。预计将会支持该计划的移动运营商包括AT&T、德国电信、阿联酋电信(Etisalat)、和记黄埔、Orange、西班牙电信和沃达丰等。
2018年8月，苹果面向开发者发布的iOS 12 Beta 5固件中，开发者Guilherme Rambo发现了"secondSimStatus"和"second SimTrayStatus"这两段代码，即第二张SIM卡的描述。这表示负责生成诊断报告的系统组件会显示SIM1和SIM2的状态。加之苹果已经在iPad、Apple Watch采用了eSIM方案来解决号卡的问题，目前已经基本表明iPhone 实现双卡双待的方式将会采用eSIM方案，而不是使用实体SIM卡。根据以往苹果在iOS固件中留下的蛛丝马迹都会成为现实的种种过往经历，新款iPhone显然将会使用iSIM技术，这也就需要运营商可以为用户提供空中写号服务，即比目前的"eSIM一号双终端"业务还要更进一步。一旦三大运营商谁能率先提供该服务，显然也有可能吸引到更多的新增用户群。
中国移动:
截至2016年4月13日，商用仅18个月的中国移动物联网OneNET用户数已突破2000万，预计2018年用户数将突破1亿。
2018年5月25日，中移物联正式推出智能物联ChinaMobileInside计划，同时发布国内首款eSIM芯片，提供"芯片+eSIM+连接服务"。该系列芯片集成中国移动SDK，可无缝接入中国移动物联网开放平台OneNET，帮助企业实现上层应用快速和低成本研发。
芯片自带的FOTA功能使得产品在投放后还可持续进行功能增强和问题修复。同时，C417M-S和C417M-D两款产品，均支持中国移动以及全球运营商的主流LTE频段，支持蓝牙、Wi-Fi、FM和GNSS多模卫星定位等功能，满足蓝牙通话、音乐播放和定位导航等多种实用场景需求。
中国电信
中国电信在定调2016年规划时，首次将物联网单独提为发展关键词，并将这一全新的蓝海市场纳入战略基础业务开展规模发展。计划2016年全年销售1000万台以上的物联网终端。
中国联通:
中国联通也已于2015年7月正式对外发布物联网平台。将在南京和广州新建物联网专用核心网元，覆盖全国31个省、360个地市，56.5万个基站。此外，中国联通为物联网业务开通了10646专用机器号码，为物联网业务的发展作准备。
2017年12月25日，联通正式加入了eSIM卡服务，支持的设备有华为Watch 2 Pro和Ticwatch S等。
2018年2月14日，中国联通已独家获得eSIM一号双终端业务试点批复，并即将在上海、天津、广州、深圳、郑州、长沙6城市推出这项创新业务。苹果eSIM智能手表Apple Watch 3成为首款支持该业务的终端产品。
2018年3月7日与苹果合作推出基于eSIM一号双终端业务后，中国联通宣布，于4月18日率先为华为eSIM手表WATCH2 Pro系列产品开通蜂窝移动通信业务。eSIM一号双终端业务试点范围也从此前的6座城市扩展到7个，新增了武汉试点。
由于不再需要为设备设置一个独立的SIM卡槽，未来采用eSIM设计的设备将拥有更轻、更薄的机身，消费者则可以出于成本和运营商优势的考虑随时切换运营商。对于那些拥有多个手机号码的用户来说，eSIM卡的设计则更具吸引力，因为他们不再需要多部手机来进行切换，企业级用户也可以大大减少自己的设备购买成本。
由于消费者可以更加轻松的切换运营商，因此那些传统的计费方式和长期合约已经开始从市面中消失了。坊间甚至还有消息称，已经有公司在开发一款可以根据资费和网络速度帮助消费者自动切换运营商网络的应用程序。
移动设备用户在今后出国旅行的时候无需再花费时间选择目的地运营商了，因为eSIM的设置完全可以帮助用户避免天价流量账单的出现。举例来说，当设备检测到用户正处于另一个国家的时候，其内置的eSIM便会自动切换运营商网络。对于那些经常需要出国旅行和出差的大型企业用户来说，这一设计不仅十分便利，同时还大大减少了自己和企业之间的通讯成本。
由于手机不再需要实体SIM卡，因此今后黑客想办法破解被盗手机已经变得没有必要。对于企业来说，他们完全可以通过eSIM卡进行身份验证的方法来允许访问企业网络，并在雇员设备丢失的情况下通过"移动设备管理解决方案"(Mobile Device Management solutions)对设备数据进行远程删除。
更为重要的是，eSIM卡的普及将促使移动运营商更加注重自己的信息和隐私数据保护工作，因为今后的消费者将可以非常轻松的切换运营商，所以后者势必需要在实时信息保护和隐私保障方面花费更多功夫。
最早SIM卡大小像银行卡，一代代演变之后，现在已经做到像指甲盖大小。而eSIM卡不是实体卡，它把包括类似卡号等信息直接写在手机等设备里。"没有实体卡，对用户来说可以带来的一个最直观的好处，就是手机可以进一步做小做薄，提高用户的使用体验。"
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