E' noto che se un osservatore e una sorgente di onde acustiche si muovono l'uno rispetto all'altra il suono che il primo riceve è di diversa altezza a seconda che i due si stiano avvicinando o allontanando: ad esempio, il fischio che un treno emette mentre si avvicina appare più acuto di quello che emette quando è in quiete, mentre quello emesso mentre si allontana è più grave. Questo fenomeno fu spiegato per la prima volta da Doppler riguardo alle onde sonore, ma è valido per tutti i tipi di onde.

Consideriamo una sorgente di onde che si muove con velocità v rispetto a due osservatori O1 e O2 posti lungo la direzione del moto: come si vede nella figura 1, i fronti d'onda si spostano in direzione del moto con velocità pari a quella della sorgente: si addensano nel senso del moto e si diradano in senso opposto. Perciò l'osservatore O2 riceve un'onda con frequenza apparente maggiore di quella dell'onda effettivamente emessa dalla sorgente, mentre l'osservatore O1 riceve un'onda di frequenza apparente minore. Ciò si traduce in un suono più acuto per O2 e uno più grave per O1.