Teori frekuensi menyatakan bahwa nada suatu suara dikodekan oleh laju impuls saraf yang merambat melalui saraf pendengaran. Nada 200 Hz menghasilkan 200 impuls per detik; nada yang lebih tinggi menghasilkan laju yang lebih cepat.

Teori ini bekerja dengan baik untuk frekuensi rendah. Neuron individual dapat berdenyut secara sinkron dengan gelombang suara hingga beberapa ratus hertz. Untuk frekuensi yang lebih tinggi, tidak ada satu neuron pun yang dapat mengimbanginya. Prinsip volley memperluas teori ini dengan mengusulkan bahwa kelompok neuron berbagi beban, berdenyut dalam kelompok-kelompok yang berurutan yang laju gabungannya sesuai dengan frekuensi suara.

Teori frekuensi biasanya dipasangkan dengan teori tempat, yang menyatakan bahwa frekuensi yang berbeda merangsang tempat yang berbeda di sepanjang membran basilar. Penjelasan modern memperlakukan keduanya sebagai komplementer: pengkodean tempat mendominasi pada frekuensi tinggi, pengkodean frekuensi (atau temporal) pada frekuensi rendah, dan keduanya beroperasi pada rentang menengah.

Ketika sistem pendengaran melacak tempo gelombang suara, teori frekuensi menjelaskan mekanisme tersebut.