La teoría del lugar propone que las diferentes frecuencias de sonido estimulan diferentes puntos a lo largo de la membrana basilar de la cóclea, y que el cerebro determina el tono a partir de la ubicación de la estimulación máxima.

Los sonidos de alta frecuencia producen la máxima vibración cerca de la base de la cóclea, próxima a la ventana oval. Los sonidos de baja frecuencia viajan más lejos y alcanzan su máxima intensidad cerca del ápice. Las células ciliadas en cada ubicación envían señales que el sistema auditivo interpreta como tonos correspondientes. Esta teoría explica satisfactoriamente la percepción de las altas frecuencias y se ve respaldada por la organización tonotópica ordenada que se encuentra a lo largo de la vía auditiva.

Para las bajas frecuencias, la codificación espacial se vuelve menos precisa y la codificación temporal de la frecuencia en sí cobra mayor importancia. Por lo tanto, las explicaciones modernas combinan las teorías de la localización y la frecuencia, asignando a cada una un papel dominante en diferentes partes del rango audible. La teoría de la localización sigue siendo la explicación principal de cómo la cóclea inicia el análisis del tono.

Según la teoría del lugar, el punto donde la membrana basilar vibra con mayor intensidad es lo que determina el tono que se escucha.