आवृत्ति सिद्धांत के अनुसार, ध्वनि की पिच श्रवण तंत्रिका में प्रवाहित होने वाले तंत्रिका आवेगों की दर द्वारा निर्धारित होती है। 200 हर्ट्ज़ की ध्वनि प्रति सेकंड 200 आवेग उत्पन्न करती है; इससे अधिक आवृत्ति की ध्वनि अधिक तीव्र दर से आवेग उत्पन्न करती है।

यह सिद्धांत कम आवृत्तियों के लिए कारगर साबित होता है। व्यक्तिगत न्यूरॉन कुछ सौ हर्ट्ज़ तक ध्वनि तरंग के साथ तालमेल बिठाकर सक्रिय हो सकते हैं। उच्च आवृत्तियों के लिए, कोई भी न्यूरॉन तालमेल नहीं रख पाता। वॉली सिद्धांत इस सिद्धांत को आगे बढ़ाता है और यह प्रस्तावित करता है कि न्यूरॉनों के समूह भार साझा करते हैं, और अलग-अलग समय पर सक्रिय होते हैं जिनकी संयुक्त सक्रियण दर ध्वनि की आवृत्ति से मेल खाती है।

आवृत्ति सिद्धांत को आमतौर पर स्थान सिद्धांत के साथ जोड़ा जाता है, जिसके अनुसार अलग-अलग आवृत्तियाँ बेसिलर झिल्ली के विभिन्न स्थानों को उत्तेजित करती हैं। आधुनिक सिद्धांत इन दोनों को पूरक मानते हैं: उच्च आवृत्तियों पर स्थान कोडिंग हावी होती है, निम्न आवृत्तियों पर आवृत्ति (या लौकिक) कोडिंग हावी होती है, और मध्य श्रेणी में दोनों क्रियाशील होती हैं।

जब श्रवण तंत्र ध्वनि तरंग की गति का पता लगाता है, तो आवृत्ति सिद्धांत इस क्रियाविधि का वर्णन करता है।