Анализ в частотной области более специфичен по сравнению с анализом во временной области. Его применяют, как правило, к объектам с линеаризуемыми математическими моделями при исследовании колебательных стационарных процессов, анализе устойчивости, расчете искажений информации, представляемой спектральными составляющими сигналов, и т.п.

Анализ в частотной области выполняется по отношению к линеаризованным моделям объектов. Для линейных систем дифференциальных туравнений справедливо применение для алгебраизации дифференциальных уравнений преобразования Фурье, в котором оператор заменяется на оператор .

Характерной особенностью получающейся систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) является комплексный характер матрицы коэффициентов, что в некоторой степени усложняет процедуру решения, но не создает принципиальных трудностей. При решении задают ряд частот . Для каждой частоты решают СЛАУ и определяют действительные и мнимые части искомых фазовых переменных. По ним определяют амплитуду и фазовый угол каждой спектральной составляющей, что и позволяет построить амплитудно-частотные, фазочастотные характеристики, найти собственные частоты колебательной системы и т.п.