Teoria frecvenței încearcă să explice modul în care creierul experimentează undele sonore. În timp ce teoria frecvenței este în primul rând o teorie fiziologică care încearcă să explice modul în care structura anatomică a urechii ține cont de auz, este, de asemenea, o teorie psihologică care explorează modul în care sunetul este experimentat de minte.
Înainte ca teoria frecvenței să poată fi pe deplin înțeleasă, este necesară o scurtă descriere a structurii fiziologice a urechii. Sunetul este captat de urechea externă, care este compusă din auriculă și canalul auditiv extern. În această etapă, sunetul este un semnal acustic. Separând urechea externă și medie este membrana timpanică sau timpanul. Pe măsură ce semnalul acustic intră în urechea medie, semnalul acustic devine mecanic datorită mișcării de balansare a lanțului osicular, care transmite semnalul și crește câștigul semnalului cu aproximativ 22 de decibeli (dB) către urechea internă, unde sunetul va intră într-o cavitate plină de lichid, numită cohlee.
Cohleea se află în urechea internă și constă din trei camere pline cu lichid: scala timpanului, scala vezibulei și scala media. Scala media conține organul corti, cunoscut sub numele de organul auzului. Organul corti găzduiește celule de păr care devin excitate atunci când semnalul intră în cohlee, care este acum un semnal hidraulic, și înlocuiește fluidul. Când fluidul este deplasat, el excită celulele capilare, ceea ce la rândul său le determină să convertească semnalul hidraulic într-un semnal mecanic. Acest lucru face ca nervul auditiv să se declanșeze, trimițând un semnal electric către sistemul auditiv al creierului, pe care creierul îl experimentează ca sunet.
Teoria frecvenței afirmă că înălțimea este codificată de frecvența de descărcare în fibra auditivă primară. Membrana bazilară se mișcă în sus și în jos din cauza deplasării perilimfei și a lichidului endolimfatic în cohlee, cauzată de fiecare undă sinusoidală individuală. Mișcarea membranei face ca celulele de păr din cohlee să devină excitate. Fiecare nerv se corelează cu o anumită frecvență. Odată ce acea undă specifică intră în cohlee, frecvența și intensitatea sa este sensibilă la un anumit nerv și provoacă declanșarea acelui nerv. Nervul nu poate trimite un alt mesaj până când mesajul nu a fost trimis și nervul își revine. Fiecare fibră nervoasă din nervul auditiv trimite informația către cortexul auditiv unde adună informațiile și le pune împreună pentru a percepe și interpreta semnalul auditiv.
Teoria frecvenței, în termeni mai simpliști, explică modul în care creierul uman experimentează practic un sistem de reprezentare a auzului. Teoria frecvenței susține în esență că ființele umane nu experimentează de fapt undele sonore în sine, ci mai degrabă vibrații pe nervul auditiv, ale căror frecvențe sunt identice cu frecvențele undelor sonore care vin în ureche.