아날로그-디지털 변환은, 계속해서 변화하는 신호(아날로그)가 그 본질적인 내용은 달라지지 않은채, 여러 수준의 신호(디지털)로 바뀌어지는 전자적 처리과정이다.

ADC의 입력은 이론상으로 무한한 개수의 값들 사이에서 변화하는 전압들로 구성된다. 이러한 것들의 예로는, 사람의 말을 표현하는 파형, 그리고 재래식 텔레비전 카메라로부터의 신호인 사인 곡선이 있다. 이와는 달리, ADC의 출력은 미리 정의된 차원들 또는 상태들로 구성된다. 상태의 개수는 2, 4, 8, 16 등 거의 항상 2의 배수이다. 가장 단순한 디지털 신호들은 오직 두 개의 상태만을 갖는데, 이것을 바이너리라고 부른다. 모든 숫자들은 "0"과 "1"의 조합으로 이루어진 바이너리 스트링의 형태로 표현될 수 있다.

디지털 신호들은 대부분 아날로그 신호보다 좀더 효율적으로 전달되는데, 그 이유는 디지털 신호가 보다 명확하고 규칙적이라서, 무질서한 잡음으로부터 구분하는 전자회로를 쉽게 만들 수 있기 때문이다. 이것이 디지털 통신이 가지는 주된 장점이다. 컴퓨터들은 2진 디지털 데이터 특유의 표현으로 "말하고", 또한 "생각"하므로, 마이크로프로세서가 아날로그 데이터를 분석할 수 있을 지라도, 컴퓨터가 그것을 감지할 수 있도록 디지털 형태로 변경해야 한다.

일반적으로 전화 모뎀은, 꼬임대선을 통해 들어오는 오디오 신호를 컴퓨터가 이해할 수 있는 신호로 바꾸기 위해 ADC를 사용한다. 디지털신호처리시스템(DSP)에서, 만약 입력신호가 아날로그면 ADC가 필요하다.