Lý thuyết vị trí cho rằng các tần số âm thanh khác nhau kích thích các vị trí khác nhau dọc theo màng đáy của ốc tai, và não bộ xác định cao độ dựa trên vị trí của điểm kích thích cực đại.

Âm thanh tần số cao tạo ra độ rung tối đa gần đáy ốc tai, sát cửa sổ bầu dục. Âm thanh tần số thấp truyền đi xa hơn và đạt đỉnh gần đỉnh ốc tai. Các tế bào lông ở mỗi vị trí gửi tín hiệu mà hệ thống thính giác diễn giải thành các cao độ tương ứng. Lý thuyết này giải thích tốt sự cảm nhận các tần số cao và được hỗ trợ bởi sự tổ chức theo thang âm có trật tự được tìm thấy trong toàn bộ đường dẫn truyền thính giác.

Đối với các tần số thấp, mã hóa vị trí trở nên kém chính xác hơn, và mã hóa thời gian của chính tần số trở nên quan trọng hơn. Do đó, các lý thuyết hiện đại kết hợp lý thuyết vị trí và lý thuyết tần số, gán cho mỗi lý thuyết một vai trò chủ đạo ở các phần khác nhau của dải âm thanh nghe được. Lý thuyết vị trí vẫn là lời giải thích chính cho cách ốc tai bắt đầu phân tích cao độ.

Theo lý thuyết vị trí, nơi màng đáy rung động mạnh nhất sẽ quyết định cao độ âm thanh nghe được.