Il teorema, formulato dall'ing. Harry Nyquist nel 1928, è il principio che è alla base dell'audio digitale. Consente la trasduzione (ovvero la trasformazione da una forma energetica ad un'altra) del segnale da  elettrico (continuo) a numerico (discreta). Ci dice che, dato un segnale sonoro limitato in banda (ovvero risulta nota la sua componente sinusoidale a frequenza più alta), per poterlo campionare occorre utilizzare una sample rate (frequenza di campionamento) che deve essere almeno doppia rispetto alla frequenza sinusoidale più acuta presente nello spettro sonoro (altrimenti si genererebbe l'effetto dell'aliasing ovvero comparirebbero delle frequenze cosidette spurie).

Se ad esempio avessimo un segnale sonoro costituito dalle seguenti frequenze: F1 200 Hz, F2 450 Hz, F3 700 Hz, per essere campionato dovremmo usare almeno una sample rate pari a 1400 Hz (F3*2).

Mentre gli Hz nella frequenza indicano il numero di cicli (oscillazioni) che il segnale sonoro compie al secondo, nel caso della sample rate (frequenza di campionamento) indicano il numero di campioni (sample) che vengono generati al secondo.

Più il valore di sample rate è elevato, maggiore sarà la risoluzione del segnale numerico. In teoria, poichè il limite di udibilità superiore del nostro apparato uditivo è di 20 kHz, basterebbe utilizzare una sample rate pari a 40 kHz per campionare tutti i suoni che rientrano nella banda udibile.

Lo strumento che effettua il campionamento è il circuito di Sample & Holding che si trova all'interno del Convertitore Analogico-Digitale (ADC), presente tipicamente nella scheda audio collegata ad un computer.

Le freuenze standard utilizzate nel campionamento sono:

44,1 kHz (CD audio)

48 kHz (DVD-V, cinema)

ma vengono spesso utilizzate anche frequenze superiori  quali 88,2 kHz e 96 kHz soprattutto nei sistemi DVD-A ed anche Bluray

Il campione creato rappresenta la lettura del valore di intensità del segnale sonoro. Poichè è di natura numerica (binaria), tale valore è espresso come sequenza di byte. Più grande sarà questa parola binaria, maggiore sarà la definizione della dinamica del segnale. Tipicamente i segnali campionati possono essere a 16, 24, 32 bit.

Tutti i campioni realizzati costituiranno un file audio non compresso che avrà estensione .wav (wave) o .aif (aiff) mentre esistono diverse codifiche per comprimere i file (ovvero ridurne la dimensione con conseguente perdita di informazioni) la più famosa delle quali è la mpeg layer III nota come mp3.