多普勒效應（Doppler effect），發光或發聲物體的運動引起光的頻率或聲音的音調發生變化。多普勒效應在天文研究中十分重要，因為它以完全相同的方式作用于光和其他電磁輻射。一顆向你運動而來的恒星（或其他天體）發出的光，其光波被壓短而在光譜中產生藍移；而一顆離你而去的恒星發出的光，其波長被拉長而產生紅移。
多普勒效應不能反映天體橫過視線的運動有多快，但它確實能夠給出天體在視線方向朝向或遠離我們的速度的準確量度。若恒星的橫向速度能夠通過長期觀測其在天空上的運動加以測定，就可以將它與多普勒速度相結合，而得出恒星在空間的真速度；這個方法對確定宇宙距離尺度是重要的。 通過多普勒效應的測量還能得出雙星系統中的子星運動速度，由這些速度又能確定子星應該有多大質量才能維持在它們的軌道上；沒有多普勒效應的測量，就不可能獲得除太陽以外的任何恒星的質量。多普勒效應也用來測量星系的自轉速度，以及星系團中的星系彼此之間的相對運動速度，這些測量揭示了宇宙中應該存在暗物質。
然而，星系的宇宙學紅移卻不能歸因于多普勒效應，而是與宇宙膨脹相關聯，因為它是由空間本身的伸展，而非星系在空間的運動所引起。
克里斯琴·多普勒（Doppler，Christian Johann）1842年預言的多普勒效應對聲波的影響，是日常生活中常見的現象。當一輛警笛長鳴的急救車高速向你駛來，你聽到的聲調就比同一輛車子駛過你身旁高速離你而去時要高。這是因為，當車子朝你運動時，聲波被車子的運動壓縮（頻率變高），而當車子離你而去時，聲波被拉開（頻率變低）。急救車經過你身旁時警笛聲調的突然變化叫做“下降多普勒效應”。
多普勒效應指出，波在波源移向觀察者接近時接收頻率變高，而在波源遠離觀察者時接收頻率變低。當觀察者移動時也能得到同樣的結論。但是由于缺少實驗設備，多普勒當時沒有用實驗驗證，幾年后有人請一隊小號手在平板車上演奏，再請訓練有素的音樂家用耳朵來辨別音調的變化，以驗證該效應。假設原有波源的波長為λ，波速為c，觀察者移動速度為v： 當觀察者走近波源時觀察到的波源頻率為反之則觀察到的波源頻率為一個常被使用的例子是火車的汽笛聲，當火車接近觀察者時，如果觀察者遠離波源，其汽鳴聲會比平常更刺耳。你可以在火車經過時聽出刺耳聲的變化。同樣的情況還有：警車的警報聲和賽車的發動機聲。 如果把聲波視為有規律間隔發射的脈沖，可以想象若你每走一步，便發射了一個脈沖，那么在你之前的每一個脈沖都比你站立不動時更接近你自己。而在你后面的聲源則比原來不動時遠了一步。或者說，在你之前的脈沖頻率比平常變高，而在你之后的脈沖頻率比平常變低了。
產生原因：聲源完成一次全振動，向外發出一個波長的波，頻率表示單位時間內完成的全振動的次數，因此波源的頻率等于單位時間內波源發出的完全波的個數，而觀察者聽到的聲音的音調，是由觀察者接受到的頻率，即單位時間接收到的完全波的個數決定的。當波源和觀察者有相對運動時，觀察者接收到的頻率會改變．在單位時間內，觀察者接收到的完全波的個數增多，即接收到的頻率增大．同樣的道理，當觀察者遠離波源，觀察者在單位時間內接收到的完全波的個數減少，即接收到的頻率減小。
多普勒效應不僅僅適用于聲波，它也適用于所有類型的波，包括電磁波。科學家愛德文·哈勃（Edwin Hubble）使用多普勒效應得出宇宙正在膨脹的結論。他發現遠離銀河系的天體發射的光線頻率變低，即移向光譜的紅端，稱為紅移，天體離開銀河系的速度越快紅移越大，這說明這些天體在遠離銀河系。反之，如果天體正移向銀河系，則光線會發生藍移。
在移動通信中，當移動臺移向基站時，頻率變高，遠離基站時，頻率變低，所以我們在移動通信中要充分考慮多普勒效應。當然，由于日常生活中，我們移動速度的局限，不可能會帶來十分大的頻率偏移，但是這不可否認地會給移動通信帶來影響，為了避免這種影響造成我們通信中的問題，我們不得不在技術上加以各種考慮。也加大了移動通信的復雜性。
在單色的情況下，我們的眼睛感知的顏色可以解釋為光波振動的頻率，或者解釋為，在1秒鐘內電磁場所交替為變化的次數。在可見區域，這種頻率越低，就越趨向于紅色，而頻率越高的，就趨向于藍，紫色。比如，由氦——氖激光所產生的鮮紅色對應的頻率為茲，而汞燈的紫色對應的頻率則在茲以上。這個原則同樣適用于聲波：聲音的高低的感覺對應于聲音對耳朵的鼓膜施加壓力的振動頻率（高頻聲音尖厲，低頻聲音低沉）。
如果波源是固定不動的，不動的接收者所接收的波的振動與波源發射的波的節奏相同：發射頻率等于接收頻率。如果波源相對于接收者來說是移動的，比如相互遠離，那么情況就不一樣了。相對于接收者來說，波源產生的兩個波峰之間的距離拉長了，因此兩上波峰到達接收者所用的時間也變長了。那么到達接收者時頻率降低，所感知的顏色向紅色移動（如果波源向接收者靠近，情況則相反）。為了讓讀者對這個效應的影響大小有個概念，在顯示了多普勒頻移，近似給出了一個正在遠離的光源在相對速度變化時所接收到的頻率。例如，在上面提到的氦——氖激光的紅色譜線，當波源的速度相當于光速的一半時，接收到的頻率由茲下降到茲，這個數值大幅度地降移到紅外線的頻段。
