L'effetto Doppler è causato dal fatto che le onde sonore sono onde meccaniche, ovvero necessitano di un mezzo per attraversarle. Quando un oggetto si muove attraverso un mezzo, crea disturbi nel mezzo che provocano l'emissione di onde sonore. La frequenza delle onde sonore è determinata dalla lunghezza d'onda delle onde, che è la distanza tra due picchi o valli successivi delle onde. Quando un oggetto si allontana da un osservatore, la lunghezza d'onda delle onde sonore aumenta, di conseguenza la frequenza del suono diminuisce.
L'effetto Doppler è anche responsabile del cambiamento dell'altezza di un suono quando un oggetto si avvicina o si allontana da un osservatore. Quando un oggetto si muove verso un osservatore, le onde sonore vengono compresse, il che fa aumentare la frequenza del suono. Al contrario, quando un oggetto si allontana da un osservatore, le onde sonore si allungano, il che fa diminuire la frequenza del suono.