Η θεωρία συχνότητας προτείνει ότι το ύψος ενός ήχου κωδικοποιείται από τον ρυθμό των νευρικών ερεθισμάτων που ταξιδεύουν στο ακουστικό νεύρο. Ένας τόνος 200 Hz παράγει 200 ​​ερεθίσματα ανά δευτερόλεπτο. ένας υψηλότερος τόνος παράγει ταχύτερο ρυθμό.

Η θεωρία λειτουργεί καλά για χαμηλές συχνότητες. Μεμονωμένοι νευρώνες μπορούν να ενεργοποιηθούν σε συγχρονισμό με το ηχητικό κύμα έως και μερικές εκατοντάδες hertz. Για υψηλότερες συχνότητες, κανένας μεμονωμένος νευρώνας δεν μπορεί να συμβαδίσει. Η αρχή του volley επεκτείνει τη θεωρία προτείνοντας ότι ομάδες νευρώνων μοιράζονται το φορτίο, ενεργοποιούμενοι σε κλιμακωτές ομάδες των οποίων ο συνδυασμένος ρυθμός ταιριάζει με τη συχνότητα του ήχου.

Η θεωρία συχνοτήτων συνήθως συνδυάζεται με τη θεωρία θέσεων, η οποία υποστηρίζει ότι διαφορετικές συχνότητες διεγείρουν διαφορετικά σημεία κατά μήκος της βασικής μεμβράνης. Οι σύγχρονες θεωρίες αντιμετωπίζουν τις δύο ως συμπληρωματικές: η κωδικοποίηση θέσεων κυριαρχεί στις υψηλές συχνότητες, η κωδικοποίηση συχνότητας (ή χρόνου) στις χαμηλές συχνότητες, και οι δύο λειτουργούν στο μεσαίο εύρος.

Όταν το ακουστικό σύστημα παρακολουθεί το ρυθμό ενός ηχητικού κύματος, η θεωρία συχνότητας περιγράφει τον μηχανισμό.