A conversão analógico-digital é um processo eletrônico no qual um sinal continuamente variável (analógico) é alterado, sem alterar seu conteúdo essencial, para um sinal multinível (digital).
A entrada para um conversor analógico-digital (ADC) consiste em uma tensão que varia entre um número teoricamente infinito de valores. Exemplos são as ondas senoidais, as formas de onda que representam a fala humana, e os sinais de uma câmera de televisão convencional. A saída do ADC, em contraste, tem níveis ou estados definidos. O número de estados é quase sempre uma potência de dois - ou seja, 2, 4, 8, 16, etc. Os sinais digitais mais simples têm apenas dois estados, e são chamados de binários. Todos os números inteiros podem ser representados em forma binária como cordas de um e zeros.
Os sinais digitais propagam-se mais eficientemente do que os sinais analógicos, em grande parte porque os impulsos digitais, que são bem definidos e ordenados, são mais fáceis de distinguir os circuitos eletrônicos do ruído, o que é caótico. Esta é a principal vantagem dos modos digitais nas comunicações. Computadores "falam" e "pensam" em termos de dados digitais binários; enquanto um microprocessador pode analisar dados analógicos, ele deve ser convertido em forma digital para que o computador faça sentido.
Um modem telefônico típico faz uso de um ADC para converter o áudio recebido de uma linha de par trançado em sinais que o computador possa entender. Em um sistema de processamento de sinal digital, um ADC é necessário se a entrada do sinal for analógica.