Il teorema di Nyquist, noto anche come teorema del campionamento, è un principio seguito dagli ingegneri nella digitalizzazione dei segnali analogici. Affinché la conversione analogico-digitale (ADC) si traduca in una riproduzione fedele del segnale, segmenti, chiamati campioni, della forma d'onda analogica deve essere presa frequentemente. Il numero di campioni al secondo è chiamato frequenza di campionamento o frequenza di campionamento.
Qualsiasi segnale analogico è costituito da componenti a varie frequenze. Il caso più semplice è l'onda sinusoidale, in cui tutta l'energia del segnale è concentrata su una frequenza. In pratica, i segnali analogici di solito hanno forme d'onda complesse, con componenti a molte frequenze. La componente di frequenza più alta in un segnale analogico determina la larghezza di banda di quel segnale. Maggiore è la frequenza, maggiore è la larghezza di banda, se tutti gli altri fattori vengono mantenuti costanti.
Supponiamo che la componente di frequenza più alta, in hertz, per un dato segnale analogico sia fmax. Secondo il teorema di Nyquist, la frequenza di campionamento deve essere almeno 2fmax, o il doppio della componente di frequenza analogica più alta. Il campionamento in un convertitore analogico-digitale è azionato da un generatore di impulsi (orologio). Se la frequenza di campionamento è inferiore a 2fmax, alcuni dei componenti di frequenza più alta nel segnale di ingresso analogico non verranno rappresentati correttamente nell'uscita digitalizzata. Quando un tale segnale digitale viene riconvertito in forma analogica da un convertitore digitale-analogico, appaiono componenti di falsa frequenza che non erano nel segnale analogico originale. Questa condizione indesiderabile è una forma di distorsione chiamata aliasing.