Il microfono è uno dei migliori trasduttori elettroacustici, trasforma le variazioni di pressione che le oscillazioni delle onde sonore producono nel mezzo di propagazione (di solito si tratta di aria), in un segnale elettrico (una tensione o una corrente). Il termine trasduttore sta ad indicare un dispositivo che trasforma una grandezza fisica in un'altra, in questo caso le grandezze coinvolte sono la pressione esercitata sull'aria da una fonte sonora e l'energia elettrica che “viaggia” nel cavo microfonico fino alla sua destinazione (un amplificatore, un trasmettitore, un registratore), dove verrà interpretata (in base alla frequenza e all'ampiezza) in modo da poter poi essere riconvertita in una pressione sonora che abbia le caratteristiche originarie.
Il microfono dovrà pertanto essere sensibile alla pressione (anche a pressioni molto piccole, in modo da poter raccogliere suoni non particolarmente intensi) e in grado di traformare questa energia sonora in un segnale elettrico che sia, istante per istante, fedele per intensità e frequenza con la pressione sonora esercitata sul microfono.
Esistono due principali famiglie di microfoni: dinamici e a condensatore. I microfoni dinamici utilizzano il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, sfruttano un piccolo diaframma collegato ad una bobina che vibra in un campo magnetico alla variazione della pressione dell'aria causata dai suoni; i movimenti del diaframma vengono tradotti in un segnale elettrico che si traduce in suono.

I pregi sono la robustezza, collaudata affidabilità, buona qualità, silenziosità nell'uso ed economico, il difetto principale è la non eccessiva sensibilità, non sono pertanto adatti alla rilevazione di suoni molto deboli, mentre sono adatti a riprendere strumenti ad elevata pressione sonora, come la registrazione di batterie, chitarre elettriche amplificate e voci dal vivo.
Il microfono a condensatore è basato su un principio elettrostatico. All'interno del microfono è disposto un condensatore, costituito da due lamine sottilissime (armature), una delle quali è mobile, in modo da essere sensibile alla pressione sonora. La caratteristica che lo differenzia da quello dinamico è l'utilizzo di un particolare tipo di alimentazione, detta phantom (cioè fantasma, a causa del fatto che risulta, appunto, invisibile), la quale viene fornita al microfono tramite i connettori audio che provengono dal banco mixer.

Mediante l'utilizzo dell'alimentazione phantom (+48 V), il condensatore viene polarizzato in modo tale che la carica che si viene a costituire all'interno del condensatore (a secondo della posizione dell'armatura mobile) fornisca ai suoi capi una tensione che, opportunamente amplificata, diventa il segnale in uscita del microfono. I microfoni a condensatore sono sicuramente i più diffusi in studio e ve ne sono di tutti le dimensioni e forme.

I pregi di questo microfono sono la straordinaria qualità di ripresa, linearità nella risposta in frequenza, è insomma il microfono professionale per eccellenza, capace di registrare qualsiasi strumento con resa autentica e fedele; in genere ha anche la possibilità di scegliere la polarità della ripresa per mezzo di un piccolo switch posto sul corpo del microfono stesso. Il difetto principale è che necessita di un'alimentazione, di solito fornita solo da una scheda audio professionale o da un mixer; è inoltre un microfono molto costoso e delicato.

Il collegamento più utilizzato a livello professionale è quello bilanciato con i connettori XLR, ma si usa anche il jack (TSR ), che ha tre contatti invece di due, due anelli in plastica invece di uno, la presa esterna invece è identica.
Per questioni connesse alle leggi fisiche che regolano l'elettricità (impedenza), i segnali generati da un microfono possono essere 500 o 1000 volte inferiori ad un segnale Line. Questo è uno dei motivi per i quali ogni canale di un mixer (o una scheda audio professionale) ha solitamente due ingressi: uno microfonico e uno di linea; quello microfonico è un ingresso preamplificato che serve a portare il segnale elettrico dei microfoni dal livello dei millesimi di volt a circa un volt, di solito sono abbinati agli ingressi XLR.
Un'altra caratteristica che bisogna valutare in un microfono è la sua risposta in frequenza. Ogni microfono deve riportare la curva che rappresenta la sua sensibilità alla pressione al variare della frequenza; in genere, la sensibilità alle basse frequenze subisce notevoli variazioni a seconda della distanza del microfono dalla sorgente sonora.

Su un palco o in sala prove, tra casse spia ed amplificatori, i rientri degli altri strumenti sono sempre in agguato sul microfono che dovrebbe ignorare tutti i suoni tranne quello destinato a un particolare strumento o voce. In realtà, al massimo si riescono ad attenuare i suoni che non sono davanti alla capsula del microfono, il resto è solo grande abilità dei tecnici del suono.

Ogni microfono possiede quindi una sua specifica risposta direzionale, in quanto non tutti sono sensibili alla pressione sonora in tutte le dimensioni dello spazio, pertanto, prima di acquistarlo, è necessario osservare attentamente questa caratteristica.. La qualità che determina questa capacità è la direzionalità del microfono, che viene espressa da alcuni aggettivi: omnidirezionale, bidirezionale, cardioide, ipercardioide, supercardioide.
Si dice omnidirezionale il diagramma relativo ad un microfono il cui trasduttore è sensibile in tutte le direzioni a 360°.

Tutte le altre possibilità sono direzionali. Un microfono bidirezionale è sensibile in due direzioni opposte l'una all'altra (una è quella che corrisponde alla pressione esercitata sulla parte frontale del diaframma, l'altra è quella che corrisponde alla pressione esercitata sulla parte posteriore), ed è anche detto figura a 8 (figure 8), per la sua caratteristica forma “a 8” assunta dal diagramma.

Un microfono cardioide è la combinazione di uno omnidirezionale e di uno bidirezionale, in modo da ottenere grafici particolari. A seconda della percentuale dell'uno e dell'altro, si hanno vari tipi di cardioide, che si distinguono essenzialmente in cardioide semplice, supercardioide e ipercardioide.

Il nome di “cardioide” nasce dalla caratteristica forma del grafico, che ricorda un cuore stilizzato.