La conversione da analogico a digitale è un processo elettronico in cui un segnale (analogico) a variazione continua viene modificato, senza alterarne il contenuto essenziale, in un segnale a più livelli (digitale).
L'ingresso a un convertitore analogico-digitale (ADC) è costituito da una tensione che varia tra un numero teoricamente infinito di valori. Esempi sono le onde sinusoidali, le forme d'onda che rappresentano il linguaggio umano ei segnali di una telecamera convenzionale. L'output dell'ADC, al contrario, ha livelli o stati definiti. Il numero di stati è quasi sempre una potenza di due, ovvero 2, 4, 8, 16, ecc. I segnali digitali più semplici hanno solo due stati e sono chiamati binari. Tutti i numeri interi possono essere rappresentati in forma binaria come stringhe di uno e zero.
I segnali digitali si propagano in modo più efficiente rispetto ai segnali analogici, in gran parte perché gli impulsi digitali, che sono ben definiti e ordinati, sono più facili da distinguere per i circuiti elettronici dal rumore, che è caotico. Questo è il vantaggio principale delle modalità digitali nelle comunicazioni. I computer "parlano" e "pensano" in termini di dati digitali binari; mentre un microprocessore può analizzare dati analogici, deve essere convertito in formato digitale affinché il computer possa dare un senso.
Un tipico modem telefonico utilizza un ADC per convertire l'audio in ingresso da una linea a doppino intrecciato in segnali comprensibili dal computer. In un sistema di elaborazione del segnale digitale, è necessario un ADC se l'ingresso del segnale è analogico.