
Tín hiệu kỹ thuật số dùng để biểu diễn dữ liệu dưới dạng chuỗi các giá trị rời rạc; tại bất kỳ thời điểm nào, nó chỉ có thể nhận một trong các giá trị hữu hạn. Điều này khác biệt với tín hiệu tương tự, biểu thị các giá trị liên tục; tín hiệu tương tự đại diện cho một số thực trong phạm vi giá trị liên tục tại mọi thời điểm.
Các tín hiệu số đơn giản thể hiện thông tin trong các mức rời rạc của các mức tương tự. Mỗi mức trong dải giá trị đại diện cho cùng một trạng thái thông tin. Trong phần lớn các mạch kỹ thuật số, tín hiệu chỉ có thể có hai giá trị; đây gọi là tín hiệu nhị phân hoặc tín hiệu logic. Chúng được biểu diễn bằng hai dải điện áp: một dải gần giá trị tham chiếu (thường gọi là điện áp đất hoặc 0 volt) và dải còn lại gần điện áp cung cấp. Các giá trị này tương ứng với hai giá trị '0' và '1' (hoặc 'sai' và 'đúng') trong miền Boolean, do đó, tín hiệu nhị phân tại mọi thời điểm đại diện cho một bit. Vì tính chất rời rạc này, các thay đổi nhỏ trên mức tín hiệu tương tự không làm thay đổi đường bao rời rạc và do đó bị mạch cảm biến trạng thái tín hiệu bỏ qua. Kết quả là, tín hiệu số có khả năng chống nhiễu tốt; nhiễu điện tử, miễn là không quá lớn, sẽ không ảnh hưởng đến các mạch kỹ thuật số, trong khi nhiễu luôn làm giảm hiệu suất của tín hiệu tương tự ở một mức độ nào đó.
Tín hiệu số có thể có nhiều hơn hai trạng thái đôi khi được sử dụng; các mạch sử dụng tín hiệu như vậy gọi là logic đa trị. Ví dụ, tín hiệu có thể có ba trạng thái được gọi là logic ba giá trị.
Trong tín hiệu số, các đại lượng vật lý như dòng điện, điện áp, cường độ, pha hoặc phân cực của trường quang hoặc điện từ, áp suất âm, hay từ hóa của vật liệu lưu trữ từ tính có thể đại diện cho thông tin. Tín hiệu số được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử kỹ thuật số, đặc biệt là trong máy tính và hệ thống truyền dữ liệu.

