主条目：波动和波方程
波通常描述为通过空间与时间的某个参数的变化，例如，水波中的高度，声波中的压强，或光波中的电磁场。这个参数的值称为波的振幅，而波本身是确定在每一点的振幅的一个函数。
在任何有波的系统中，在给定时间的波形式是该系统的源（即可能存在的产生或影响波的外力）与初始条件的函数。在许多情形（例如经典波方程），描述波的方程是线性的。如果该条件成立，则可以使用叠加原理。这就意味着由在同一空间中传播的两个或多个波的合成振幅，是由每个波单独产生的振幅之和。例如，两个相向传播的波将径直互相穿过，在另一边不会有任何变形（见最上面的图）。
波干涉
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主条目：干涉
波之间的干涉即基于此想法。当两个或更多波在同一个空间中传播，在每一点的合成振幅是各个波的振幅之和。在某些情形，比如抗噪耳機，合成变量的振幅比各个分变量都小；这称为消极干涉。在另一种情形，比如线阵音箱（英语：Line array），合成变量振幅比各个分变量都大；这成为积极干涉。
合成 波形式
波 1
波 2
相位相同
相位差180°
线性的丧失
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值得注意的是在大多数实际物理情形中，支配波的方程只是近似线性。在这些情形，叠加原理只是近似成立。作为一个法则，当波的振幅越小时近似的准确性程度越高。当叠加原理不是准确地成立时的现象可参见非线性光学与非线性声学。
量子叠加
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在量子力学中，一个主要问题是如何计算一个特定类型波的传播与行为。这个波叫做波函数，支配波的行为的方程称为薛定谔波动方程。计算一个波函数的行为的一个主要方法是将波函数写成（可能无穷个）一些行为特别简单的稳定态的波函数之叠加（称为量子叠加）。因为薛定谔波方程是线性的，原来波函数的行为可以通过叠加原理来计算[1]，参见量子叠加。