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본사는 일리노이 주 셤버그에 있다.

이 회사는 1928년 폴 갤빈과 조지프 갤빈 형제가 갤빈제조회사라는 이름으로 시카고에 설립했다.

회사가 최초로 만든 제품은 직류 방식의 전기를 연결하는 장치인 배터리 정류기(battery eliminator)였다. 모토로라는 이 제품을 생산함으로써 그때까지 배터리로 전원을 공급받던 라디오를, 당시 2/3가량의 미국 가정에서 사용하고 있던 일반 가정용 전기로 사용할 수 있도록 했다. 1930년 회사는 저가의 차량용 라디오를 모토로라라는 이름으로 판매하기 시작했다. 이것은 차량용 부품시장에서 성공을 거둔 품목이었을 뿐만 아니라 가장 인기 있는 신차의 옵션이 되었다.

1937년 회사는 차량용 라디오를 가정용 탁상 라디오로 다양화했고, 버튼을 눌러서 다이얼을 맞추는 최초의 차량용 라디오를 선보였다.

경제대공황 당시 갤빈제조회사는 노동력을 2/3 정도로 줄였으며, 수익은 1/3 이상 떨어졌다. 노동조합에 반대해왔던 갤빈 형제는 공황기 후반에 회사를 유지하기 위해 1938년 파업 중이던 필리코사 같은 다른 회사의 작업을 맡아했다. 갤빈은 이러한 방식들을 옹호하면서 자신의 회사는 산업 평균임금인 시간당 25~35센트를 훨씬 웃도는 40~60센트의 높은 시급을 지급한다고 주장했다.

1940년 회사는 경찰과 군을 위한 양방향 무선 통신 제품을 개발했다.

최초의 제품은 AM 대역 경찰 순찰차용 단방향 무전기였다. 이 제품은 그 해 나중에 켄터키 주 볼링그린에서 채택되었다. 2번째 무전기는 핸디토키(Handie-Talkie)였다. 이 제품은 AM 대역의 긴 안테나가 장착된 휴대형 장치로, 나중에 제2차 세계대전 참전 군인들에 의해 사용되었다. 이 AM 기반의 시스템 기기들은 FM 기술을 이용한 장치들에 의해 빠른 속도로 사라졌다. 가장 주목할 만한 대체는 1943년에 이루어졌는데, 이때 갤빈제조회사는 FM 기반의 워키토키(Walkie-Talkie)를 발명했다.

전장에서 통신병들이 특수 배낭에 넣어 휴대했던 이 휴대형 양방향 무전기는, 보다 먼 거리에서 통신할 수 있었으며 AM 기반의 이전 모델보다 잡음이 훨씬 적었다. 양방향 무전기는 전쟁 중에 전방의 모든 곳에서 활약했고, 제2차 세계대전에서 연합군이 승리하는 데 크게 공헌함으로써 명성을 쌓았다.

회사는 1943년 처음으로 기업공개를 통해 일반에게 주식을 팔았고, 1947년 회사명을 모토로라주식회사로 바꾸었다.

그때까지 모토로라라는 이름은 널리 알려진 상표명이었다. 다음 해에 모토로라는 골든뷰라는 상표로 200달러가 안 되는 저렴한 가격의 텔레비전 수상기를 개발했다. 이를 통해 모토로라는 미국 소비자 시장에서 역할을 넓혀나갔다. 7인치의 둥근 수상기를 통해 모토로라는 1954년까지 미국 텔레비전 시장에서 10% 점유율을 차지하게 되었다. 1953년 다른 텔레비전 제조업체들과 같이 회사는 〈모토로라 TV 시간 Motorola TV Hour〉이라는 자체 프로그램을 만들어서 새로운 매체에 대한 관심을 증폭시켰다.

폴 갤빈의 아들이자 회사의 부사장인 로버트 갤빈은 주간 드라마 시리즈를 책임 운영했다. 소비자를 대상으로 한 모토로라의 제품 라인은 1950년대 중반 고성능 축음기 생산으로 확대되었다.

1952년에 벨 연구소로부터 트랜지스터 설계에 대한 사용권 계약을 맺은 후, 모토로라는 자사의 크고 무겁고 비싼 라디오 전원공급장치를 대체하기 위해 벨 연구소와 공동실험을 시작했다. 1956년까지 회사는 진공관과 트랜지스터가 장착된 혼합 라디오를 판매하기 시작했다.

이것은 모토로라가 전자제품 분야에서 처음으로 성공한 일이었다. 같은 해에 회사는 다른 제조업체에 트랜지스터를 판매하기 시작했고, 애리조나 주 피닉스에 회사의 반도체 제품 지사를 설립했다. 1962년까지 회사는 4,000개 이상의 다양한 전자 부품을 시장에 내놨다. 가장 규모가 컸던 초기 시장은 차량용 시장이었다. 자동차 제조업체들은 전자적 교류발전기를 만드는 데 전자 부품들을 사용했다. 이 전자 교류 발전기는 1960년대에 대부분의 차에 장착되었던 발전기를 대체했다. 포드 자동차와 라디오 코퍼레이션 오브 아메리카와 함께 모토로라는 1965년에 자동차를 위한 8개 트랙을 갖춘 테이프 플레이어를 개발했다.

1956년 로버트 갤빈이 회사의 대표로 취임했다.

모토로라는 일반 소비자를 대상으로 하는 제품에서 꾸준히 성공해왔고 강력한 브랜드 인지도를 가졌음에도 불구하고, 그는 회사의 전략을 기업 및 정부를 대상으로 직접 판매하는 방향으로 전환했다. 1962년 모토로라는 무인 우주탐사선 매리너와 유인우주선 제미니에 전파 통신 전동장치를 공급하기 시작했다. 1969년 아폴로호 우주인 닐 암스트롱이 달에서 보낸 메시지는 모토로라가 디자인한 무선 트랜스폰더를 통해 전송되었다.

1974년 회사는 퀘이사 텔레비전 생산 라인을 일본의 마쓰시타전자회사에 팔았다.

그것은 그간 모토로라가 소비자를 대상으로 하던 대부분의 사업을 마감하는 것을 의미했다. 같은 해에 모토로라는 컴퓨터 제조업체들에게 판매하기 위해 모토로라 최초의 마이크로프로세서를 발매했다. 모토로라가 생산한 컴퓨터 칩 중 가장 인기를 누렸던 MC680x0 시리즈는 1980년대와 1990년대 초기에 애플 매킨토시 컴퓨터 초기 모델과 선마이크로시스템스사 및 실리콘그래픽스사가 만든 워크스테이션 컴퓨터에 사용되었다. 1993년 회사는 IBM사 및 애플컴퓨터사(지금의 애플사)와 함께 최초의 개인용 RISC(reduced-instruction-set computing) 칩과 파워PC를 개발했다.

이것은 마이크로프로세서 분야의 선두 업체인 인텔사를 몰아내기 위한 시도였으나 결국엔 실패했다.

모토로라는 내장형 마이크로프로세서 시장에서 한층 더 성공을 거두었다. 내장형 마이크로프로세서는 차량용 제어장치 및 산업적 통제 시스템 등 어디에나 이용되었다. 또한 주방용 가전, 무선호출기, 전자 게임기, 라우터, 레이저 프린터, 개인용 휴대 정보 단말기(PDA) 같은 기기들에 사용되었다.

이 시장에서 모토로라는 업계를 선도하는 생산업체가 되었다.

1977년 모토로라는 근거리에서 셀(cells) 시스템을 통해 일반 전화망으로 통신할 수 있는 휴대용 무선 전화기를 개발했다. 1985년까지 전세계 주요 도시에 셀 방식 시스템이 설치되었고, 1989년에 회사는 마이크로 택(MicroTAC) 플립형 휴대전화를 선보였다. 이것은 유용성이 높은 개인 통신장치가 되었을 뿐만 아니라 국제화 수준을 나타내는 상징이 되었다.

휴대전화라는 통신방식의 획기적 성공은 이리듐의 개발에 영감을 주었다. 이리듐은 지구의 저궤도에 66개의 작은 위성을 배치하여 전세계를 연결시키는 통신 시스템이다. 1998년에 서비스를 시작한 이리듐은 팩스, 무선호출기, 컴퓨터, 전화를 포함한 기존의 통신 시스템을 연결했다.

하지만 서비스의 사용료가 지나치게 비쌌다.

결국 모토로라는 회사의 부채를 줄이기 위하여 이리듐 개발을 중단했다. 이리듐 개발에 따른 손실과 다른 이동전화기 제조업체들과의 치열한 경쟁으로 인해 회사는 현금 흐름에 문제가 생겼다. 이 문제는 회사의 여러 부문들이 분사되는 것으로 이어졌다. 즉 모토로라의 반도체 부품 그룹은 1999년에 온세미콘덕터 같은 사모펀드에 매각되었다. 정부와 방위산업체를 위한 시스템을 수립했던 통합 정보 시스템스 그룹은 2001년에 제너럴 다이나믹스사에 매각되었다. 파워PC를 포함하여 회사의 반도체 제품을 맡아왔던 반도체 생산 부문은 2004년에 독립회사 프리스케일세미콘덕터사로 재정비되었다.

방위산업, 우주항공, 통신, 의학 영상, 산업자동화 부문 제조업체에 용역과 제품을 공급했던 모토로라의 내장형 통신장치 그룹은 2007년에 에머슨일렉트릭사에 매각되었다.

모토로라의 반도체 기반 사업의 매출과 2004년에 시장의 호평을 받았던 RAZR V3 휴대전화기의 출시에 따른 매출로 회사의 이익은 개선되었지만, 모토로라의 손실은 계속되었고 경쟁 전화기 제조업체들에게 시장점유율을 내주는 상황이 지속되었다. 2008년 모토로라는 2개의 독립회사로 분리하는 계획을 발표했다.

휴대전화기 부품을 생산하는 모토로라 휴대폰 단말기 부문과 모토로라의 기업, 사업, 일반 가정 네트워킹 부품을 생산하는 모토로라 브로드밴드 및 모빌리티 솔루션스가 그것이다.