多普勒效應是波源和觀察者有相對運動時，觀察者接受到波的頻率與波源發出的頻率並不相同的現象。遠方急駛過來的火車鳴笛聲變得尖細（即頻率變高，波長變短），而離我們而去的火車鳴笛聲變得低沉（即頻率變低，波長變長），就是多普勒效應的現象，同樣現象也發生在私家車鳴響與火車的敲鐘聲。
這一現象最初是由奧地利物理學家多普勒1842年發現的。荷蘭氣象學家拜斯·巴洛特（Buys Ballot）在1845年讓一隊喇叭手站在一輛從荷蘭烏德勒支附近疾駛而過的敞篷火車上吹奏，他在站臺上測到了音調的改變。這是科學史上最有趣的實驗之一。
多普勒效應從19世紀下半葉起就被天文學家用來測量恆星的視向速度。現已被廣泛用來佐證觀測天體和人造衛星的運動。
公式
觀察者（Observer）和發射源（Source）的頻率關係爲：
- f’爲觀察到的頻率
- f爲發射源於該介質中的原始發射頻率
- v爲波在該介質中的行進速度
- Vo爲觀察者相對於介質的移動速度，若接近發射源則前方運算符號爲+號，反之則爲−號
- Vs爲發射源相對於介質的移動速度，若接近觀察者則前方運算符號爲−號，反之則爲+號。
生活中的多普勒效應
一列火車從遠處開來，再呼嘯而去，拍手叫好。多火車在靠近時笛聲越來越刺耳，在火車通過他們之後，聲調驟然降低。隨着火車快速地遠去，笛聲響度則逐漸變弱，直到消失。換作常人，不會覺得這有什麼稀奇。自然是發聲的物體距離我們越近，聲音越響亮啊。
笛聲聲調變化的原理正是由於振源與觀察者之間存在着相對運動，使觀察者聽到的聲音頻率不同於振源頻率的現象。這就是著名的頻移現象。聲源和觀測者存在着相對運動，當聲源離觀測者而去時，聲波的波長增加，音調降低，當聲源接近觀測者時，聲波的波長減小，音調升高。音調的變化同聲源與觀測者間的相對速度和聲速的比值有關。這一比值越大，改變就越明顯，這就是多普勒效應的定義。