Die Frequenztheorie besagt, dass die Tonhöhe eines Klangs durch die Frequenz der Nervenimpulse kodiert wird, die entlang des Hörnervs weitergeleitet werden. Ein 200-Hz-Ton erzeugt 200 Impulse pro Sekunde; ein höherer Ton erzeugt eine schnellere Frequenz.

Die Theorie funktioniert gut für niedrige Frequenzen. Einzelne Neuronen können bis zu einigen hundert Hertz synchron mit der Schallwelle feuern. Bei höheren Frequenzen kann kein einzelnes Neuron mithalten. Das Salvenprinzip erweitert die Theorie, indem es besagt, dass sich Gruppen von Neuronen die Last teilen und in versetzten Gruppen feuern, deren kombinierte Feuerrate der Frequenz des Schalls entspricht.

Die Frequenztheorie wird üblicherweise mit der Ortstheorie verknüpft, die besagt, dass unterschiedliche Frequenzen unterschiedliche Bereiche der Basilarmembran anregen. Moderne Ansätze betrachten beide als komplementär: Ortskodierung dominiert bei hohen Frequenzen, Frequenz- (oder Zeit-)Kodierung bei niedrigen Frequenzen, und beide wirken im mittleren Frequenzbereich.

Wenn das Hörsystem dem Tempo einer Schallwelle folgt, beschreibt die Frequenztheorie den zugrunde liegenden Mechanismus.