Un son complexe de hauteur fixe peut s'analyser en une série de vibrations élémentaires, appelées harmoniques naturelles, dont la fréquence est multiple de celle de la fondamentale. La fréquence fondamentale donne la hauteur perçue d'une note. Les harmoniques, d'intensité plus petite et diminuant avec leur rang, définissent le timbre qui permet de distinguer un piano d'une trompette jouant la même note.

La plupart des instruments de musique produisent un son qui découle d'une vibration entretenue, et dont la fondamentale est forcée à une hauteur particulière par la configuration de l'instrument. Pour jouer les autres notes, il faut un artifice modifiant la hauteur de la fréquence fondamentale, ce qui se fait par exemple par les trous opérés dans le tuyau d'une flûte, l'allongement du conduit d'un trombone à coulisse, ou la diminution de la corde d'une guitare.

Une même configuration de l'instrument favorise non seulement une fondamentale, mais également tout ou partie de ses harmoniques. Ceci offre à l'instrumentiste une autre possibilité pour changer la hauteur de note, en jouant non pas sur le doigté, mais sur le mode harmonique dont la résonnance est favorisée. Cette vibration ne peut se faire que suivant des fréquences propres d'une fondamentale, imposée par l'instrument et le doigté, dont on joue les harmoniques (le passage involontaire à un harmonique supérieur est ce qu'on appelle un "couac"). Certains instruments comme le clairon n'utilisent que des harmoniques, ce qui limite la gamme de notes.

Premières harmoniques: Do(2), Do(3), Sol(3), Do(4), Mi(4), Sol(4), Sib(4), Do(5)...

En partant d'une note de référence, le Do(2), on construit la suite des premières harmoniques correspondant à des notes. La deuxième harmonique est l'octave (donc donne la même note mais plus aiguë), la suivante est la 12e, soit une quinte au dessus de l'octave. La fréquence de chaque note est le multiple suivant de la fréquence de la fondamentale.