Schall erreicht unser Ohr in der Regel in Form von Luftschwingungen, die über das Trommelfell und die Gehörknöchelchen oder auch nur über den Schädelknochen auf die Innenohrflüssigkeit übertragen werden und hier eine sogenannte Wanderwelle auslösen. Für jede Tonhöhe (Frequenz) gibt es einen definierten Ort in der Hörschnecke, an dem die Wanderwelle Ihre höchste Auslenkung hat.
Nur die dort befindlichen Nervenzellen werden erregt. Neben den eigentlichen Hörsinneszellen, den inneren Haarzellen führen die äußeren Haarzellen eine Feinabstimmungsfunktion aus, indem sie sich bei Ankunft der Wanderwelle wie ein Muskel zusammenziehen und damit die Wirkung der Welle auf die inneren Zellen verstärken. Hierdurch wird aber eine rückläufige Wanderwelle ausgelöst, die dann wiederum über Gehörknöchelchen und Trommelfell einen Ton in den Gehörgang hinein ausstrahlt.
Diese sogenannten akustischen Emissionen können mit empfindlichen Mikrofonen gemessen werden. Sie sind nur nachweisbar, wenn Mittelohr und äußere Haarzellen normal funktionieren. Da die äußeren Haarzellen bei den meisten Innenohrstörungen beeinträchtigt sind, obwohl sie selbst gar nicht die eigentlichen Sinnenszellen darstellen, kann man den Nachweis otoakustischer Emissionen für die Prüfung der Sinnesfunktion des Innenohres nutzen. Jedoch lässt nur der Nachweis der OAE den Rückschluss auf ein intaktes Innenohr zu, das Fehlen der OAE kann vielerlei Ursachen haben.
Bei Reizung mit zwei Tönen verschiedener Frequenz wird ein Ton mit einer dazu unterschiedlichen Frequenz ausgesendet, der als Distorsionsprodukt bezeichnet wird.
Die klinische Bedeutung wird derzeit intensiv erforscht.