Dopplereffekten orsakas av det faktum att ljudvågor är mekaniska vågor, vilket innebär att de kräver ett medium att färdas igenom. När ett föremål rör sig genom ett medium skapar det störningar i mediet som gör att ljudvågor sänds ut. Ljudvågornas frekvens bestäms av vågornas våglängd, vilket är avståndet mellan två på varandra följande vågtoppar eller dalar. När ett föremål rör sig bort från en observatör ökar ljudvågornas våglängd, vilket gör att ljudets frekvens minskar.
Dopplereffekten är också ansvarig för förändringen i tonhöjden för ett ljud när ett föremål rör sig mot eller bort från en observatör. När ett föremål rör sig mot en observatör komprimeras ljudvågorna, vilket gör att ljudets frekvens ökar. Omvänt, när ett föremål rör sig bort från en observatör, sträcks ljudvågorna ut, vilket gör att ljudets frekvens minskar.