Το στηθοσκόπιο είναι ένα εργαλείο που επιτρέπει στους ανθρώπους να ακούν ήχο μέσα σε ένα αντικείμενο και ένα στηθοσκόπιο Doppler είναι μια ιδιαίτερη ποικιλία. Τα κανονικά στηθοσκόπια, που χρησιμοποιούνται από πολλούς επαγγελματίες γιατρούς, ενισχύουν τον ήχο που παράγεται από το αντικείμενο. Ένα στηθοσκόπιο Doppler, από την άλλη πλευρά, μπορεί να στείλει ηχητικά κύματα στο σώμα και να καταγράψει τη συχνότητα με την οποία αναπηδούν πίσω. Η μετατόπιση της συχνότητας ενός κινούμενου αντικειμένου, όπως η καρδιά μέσα στο στήθος ενός ατόμου, ή ενός ασθενοφόρου που ταξιδεύει προς μια διασταύρωση κυκλοφορίας, ονομάζεται φαινόμενο Doppler. Σε σύγκριση με ένα κανονικό στηθοσκόπιο, ένα στηθοσκόπιο Doppler είναι πιο χρήσιμο σε περιβάλλοντα με υψηλό ήχο περιβάλλοντος, όπως σε ένα ελικόπτερο.
Ο ήχος ταξιδεύει σε ένα κύμα και μπορεί να έχει διαφορετικές συχνότητες. Συχνότητα είναι ο αριθμός των φορών που επαναλαμβάνεται ένα μεμονωμένο κύμα σε μια καθορισμένη χρονική περίοδο. Ο ήχος μετριέται σε μονάδες Hertz (Hz), οι οποίες αντιπροσωπεύουν μεμονωμένα έναν πλήρη κύκλο κύματος ανά δευτερόλεπτο. Οι άνθρωποι μπορούν κανονικά να ακούσουν ήχους εντός της περιοχής από 20 έως 20,000 Hz, αλλά οι θόρυβοι που κάνει το σώμα είναι συνήθως μεταξύ 100 και 200 Hz. Αυτοί οι θόρυβοι περιλαμβάνουν τον καρδιακό παλμό και την αναπνοή, που προκαλούνται βασικά από την κίνηση των εμπλεκόμενων οργάνων. Η καρδιά συστέλλεται και χαλαρώνει για να αντλήσει αίμα και οι πνεύμονες διαστέλλονται και συστέλλονται για να πάρουν αέρα.
Τα συμβατικά στηθοσκόπια τοποθετούνται στο δέρμα και στη συνέχεια ο γιατρός ακούει τους ενισχυμένους ήχους που κάνει το σώμα. Ένα στηθοσκόπιο Doppler τοποθετείται επίσης στο σώμα, αλλά παράγει ήχο στην περιοχή συχνοτήτων των υπερήχων και στέλνει αυτά τα κύματα στο σώμα. Ο υπέρηχος αναφέρεται σε οποιονδήποτε ήχο πάνω από το ανώτατο όριο ακοής των 20,000 Hz για τον άνθρωπο. Αν και ο γιατρός δεν μπορεί να ακούσει τον υπέρηχο να αναπηδά από τα σχετικά όργανα, το στηθοσκόπιο Doppler μετατρέπει τον υπέρηχο σε ηχητικό σήμα που μπορεί να ακούσει ο γιατρός.
Μόνο κινούμενα μέρη του σώματος είναι κατάλληλα για το στηθοσκόπιο Doppler, όπως οι πνεύμονες και το κυκλοφορικό σύστημα, επειδή απαιτείται κίνηση του σχετικού αντικειμένου για να υπάρχει το φαινόμενο Doppler. Όταν ένα αντικείμενο που παράγει ήχο έρχεται πιο κοντά σε οτιδήποτε το ακούει, η συχνότητα του ήχου που ακούγεται αυξάνεται. όταν το αντικείμενο απομακρύνεται, γίνεται χαμηλότερο. Αυτό το εφέ χρησιμοποιείται από τις υπηρεσίες έκτακτης ανάγκης, όπου οι σειρήνες ακούγονται διαφορετικά αν πλησιάζουν ή αν απομακρύνονται.
Όταν ο υπέρηχος αναπηδά από το κινούμενο μέρος, αλλάζει σε συχνότητα ανάλογα με το πόσο μακριά βρίσκεται το εξάρτημα εκείνη τη στιγμή. Για παράδειγμα, ένας ξεφουσκωμένος πνεύμονας είναι πιο μακριά από το μπροστινό μέρος του θώρακα από έναν φουσκωμένο πνεύμονα και επομένως ο υπέρηχος ανιχνεύει την αλλαγή στη συχνότητα. Όταν καταγράφει την αλλαγή, αλλάζει τον ηχητικό ήχο που ακούει ο γιατρός.
Σε σύγκριση με τα κανονικά στηθοσκόπια, το στηθοσκόπιο Doppler έχει ένα σημαντικό πλεονέκτημα. Ακούει τον υπέρηχο που παράγει μόνος του και δεν ακούει τον περισσότερο θόρυβο που υπάρχει ήδη στο περιβάλλον. Σε θορυβώδη μέρη όπως ένα ιατρικό ελικόπτερο έκτακτης ανάγκης ή σε καταστάσεις μάχης, το στηθοσκόπιο Doppler δίνει μια πιο ακριβή και σαφέστερη εικόνα της υγείας ενός μεμονωμένου ασθενούς. Έχει επίσης εφαρμογές στον υπέρηχο εμβρύου, όπου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση του καρδιακού παλμού ενός μωρού στη μήτρα.