Frekvensteorin menar att tonhöjden för ett ljud kodas av hastigheten på nervimpulser som färdas uppför hörselnerven. En ton på 200 Hz producerar 200 impulser per sekund; en högre ton producerar en snabbare hastighet.

Teorin fungerar bra för låga frekvenser. Enskilda neuroner kan avfyras synkront med ljudvågen upp till några hundra hertz. För högre frekvenser kan ingen enskild neuron hålla jämna steg. Volleyprincipen utökar teorin genom att föreslå att grupper av neuroner delar belastningen och avfyras i förskjutna grupper vars kombinerade hastighet matchar ljudets frekvens.

Frekvensteori paras vanligtvis ihop med platsteori, som menar att olika frekvenser exciterar olika platser längs basilarmembranet. Moderna teorier behandlar de två som komplementära: platskodning dominerar vid höga frekvenser, frekvenskodning (eller temporalkodning) vid låga frekvenser, och båda verkar i mittenområdet.

När hörselsystemet spårar tempot på en ljudvåg beskriver frekvensteori mekanismen.