Teoria frecvenței propune că înălțimea unui sunet este codificată de rata impulsurilor nervoase care călătoresc prin nervul auditiv. Un ton de 200 Hz produce 200 de impulsuri pe secundă; un ton mai înalt produce o rată mai rapidă.

Teoria funcționează bine pentru frecvențe joase. Neuronii individuali se pot declanșa în sincron cu unda sonoră până la câteva sute de hertzi. Pentru frecvențe mai mari, niciun neuron nu poate ține pasul. Principiul salvei extinde teoria propunând că grupurile de neuroni împart sarcina, declanșându-se în grupuri eșalonate a căror rată combinată corespunde cu frecvența sunetului.

Teoria frecvenței este de obicei asociată cu teoria locului, care susține că frecvențe diferite excită locuri diferite de-a lungul membranei bazilare. Analizele moderne le tratează pe cele două ca fiind complementare: codificarea locului domină la frecvențe înalte, codificarea frecvenței (sau temporală) la frecvențe joase, iar ambele operează în intervalul mediu.

Când sistemul auditiv urmărește tempoul unei unde sonore, teoria frecvenței descrie mecanismul.