Ce phénomène se manifeste à chaque fois qu’une source (de lumière ou d’ondes sonores, par exemple) est en mouvement par rapport à un observateur. Il se traduit par une variation de la longueur d’onde (ou de la fréquence) de l’onde émise, telle qu’elle est perçue par l’observateur : si la source s’approche de l’observateur, la longueur d’onde émise sera plus petite que si la source était immobile. Au contraire, à mesure que la source s’éloigne, la longueur d’onde augmente.
Ceci explique pourquoi la sirène d’une ambulance nous paraît plus stridente (fréquence plus grande, ou longueur d’onde plus petite) lorsque le véhicule roule vers nous, et plus grave après qu’il nous a dépassés. De même, dans l’Univers, si une source de lumière visible (une galaxie, par exemple) s’approche de nous, nous verrons sa lumière décalée vers la partie bleue (vers les petites longueurs d’onde) du spectre. Si la source s’éloigne de nous, nous verrons sa lumière décalée vers la partie rouge (vers les grandes longueurs d’onde) du spectre. Voir aussi décalage vers le rouge.
