파동을 방출하는 전파, 광, 음의 주파수가 변화하는 현상. 발생한 위치(발생점)와 관측자의 위치(관측점)가 둘 다 이동하거나 한쪽이 이동할 때 생기는 현상이다. 발생점과 관측점이 가까우면 주파수가 높아지고, 멀어지면 주파수가 낮아지는데 이것은 실제 측정값과 다르게 나타난다. 주파수의 관측값 변화는 파동의 전파속도와 파원에 대한 관측자의 상대속도에 따라 정해진다. 그러나 파동속도에 대하여 파원과 관측자 사이의 상대속도가 아주 작은 경우에는 관측하기 어렵다. 도플러(1542년)가 처음 발견한 것으로 별의 시선속도를 결정하는 기초로 오래 전부터 천문학에서 이용해왔다. E.허블이 이를 바탕으로 성운거리와 후퇴속도의 관계를 발견하여 팽창우주를 증명한다.