Fale dźwiękowe są podłużnymi falami mechanicznymi, które rozchodzą się w ciałach stałych, cieczy oraz gazach. Zakres częstotliwości, jakie mogą mieć podłużne fale mechaniczne, jest bardzo szeroki. Fale dźwiękowe definiowane są jako te o częstotliwościach, które, oddziałując na ludzkie ucho i mózg, wywołują wrażenie słyszenia. Zakres tych częstotliwości, rozciągający się od około 20 Hz do około 20 000 Hz, nazywamy zakresem słyszalnym. Podłużne fale mechaniczne o częstotliwościach mniejszych niż zakres słyszalny określamy jako infradźwięki, natomiast fale o częstotliwościach wyższych - jako ultradźwięki.
W atmosferze fale dźwiękowe rozchodzą się z prędkością około 330 m/s, co sprawia, że ucho ludzkie rejestruje fale o długości od około 1,65 cm do 16,5 m. Na podstawie subiektywnych wrażeń słuchowych przypisujemy dźwiękom trzy cechy: głośność, wysokość i barwę. Każde z tych pojęć wiąże się z określoną cechą fizyczną fali dźwiękowej.
Głośność dźwięku związana jest z natężeniem fali dźwiękowej. Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości fali: im większa częstotliwość, tym wyższy dźwięk. Barwa dźwięku z kolei odnosi się do widma fali. Dźwięki generowane na przykład przez strunę instrumentu muzycznego powstają w wyniku nałożenia się fal o pewnej najniższej częstotliwości oraz o częstotliwościach będących jej wielokrotnościami, zwanymi harmonicznymi, które decydują o barwie. Niewiele dźwięków jest prostymi falami harmonicznymi; dźwięki tego rodzaju nazywamy tonami. Przykładem tonu jest dźwięk wydawany przez kamerton.
Zaburzenie dźwiękowe rozchodzi się w powietrzu z określoną, stałą prędkością. Najłatwiej zaobserwować to dla impulsów falowych. Bezpośrednie wyznaczenie prędkości dźwięku polega na porównaniu czasu \( t \), w którym do obserwatora dotarł błysk i huk wystrzału oddalonego obiektu o odległości \( l \). Prędkość dźwięku można obliczyć ze wzoru:
\[ v = \frac{l}{t} \]