对着运动的波源观测，波被压缩，波长显得较短，频率也就较高（蓝移）；背着波源运动的方向观测，波长显得较长，频率较低（红移）。波源的速度越高，所表现出的效应越明显，由波的频率红移或蓝移，可以计算出波源运动的速度。所有的波动现象都存在多普勒效应。

当接收器离开声源运动时，接收器接收到的声波的频率低于声源发出的声波的频率；当接收器朝向声源运动时，接收器接收到的声波的频率高于声源发出的声波的频率。设声源的频率为，相对媒质的速度为，声波在媒质中的传播速度为，接收器相对媒质的速度为，则接收器接收到的声波的频率是

声源与接收器相对靠近时，和取正值，反之取负值。若运动方向不在二者的连线上，则接收器在垂直于连线方向的运动不影响接收频率，即没有横向多普勒效应。

光波多普勒效应与声波的相似但结论不完全相同，原因有二：①光的传播不需要介质，而且光速相对于任何参照系都是。②考虑相对论的时间延迟和长度缩短效应。光波（电磁波）的多普勒效应的公式，要根据狭义相对论中的洛伦兹变换求出：

现以S代表波源的位置，R代表接收器的位置，式中和分别表示波源S和接收器R的频率，，式中和是以接收器（观测者）为参照系来表述的，波源的速度是矢量，也是矢量，是和之间的夹角。电磁波的多普勒效应有以下特点：①虽然参照系选在接收器R上，而R也是以一定速度运动的，物理上式中只有S和R间的相对关系，即矢量和。②当和垂直时，，，这时仍然有多普勒效应，叫作横向多普勒效应；当和同向或反向时，叫作纵向多普勒效应。

运动的电磁波辐射源

多普勒效应常用于测量运动体的速度，如雷达发射已知频率的电磁波并接收飞机回波，由回波与发射波频率之差可算出飞机靠近雷达的速度。同样，可用微波监测汽车行驶速度；观测人造卫星发射的电磁波的频率变化，可以判断卫星的运行情况；测量星体发出的光的多普勒频移可以确定星体运行的速度等。多普勒效应也用于医学的超声诊断，就是所谓的彩超。彩超一般是用自相关技术进行多普勒信号处理，把得到的血流信号经彩色编码后实时叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像。它既具有二维超声结构图像的优点，又同时提供了血流动力学的丰富信息，可认为是“非创伤性血管造影”。