Sähkömagneettisten aaltojen teoriana tunnettu käsite sai alkunsa James Clerk Maxwellin ja Heinrich Hertzin teoksista. Maxwellin esittämien sähköisten ja magneettisten yhtälöiden mukaan sähkömagneettiset kentät muistuttavat aaltoa sekä rakenteeltaan että toiminnaltaan. Sähkömagneettiset aallot vastaavat valon nopeuden mittausta, jolloin valosta tulee sähkömagneettinen aalto.
Sähkökentät vaihtelevat avaruudessa ja muodostavat magneettikentän, joka vaihtelee ajassa. Samoin magneettikentät tekevät saman sähkökentille, jolloin nämä kaksi käsitettä toimivat yhdessä. Yhdessä nämä kaksi kenttää värähtelevät ja muodostavat sähkömagneettisen aallon.
Sähkömagneettisen aallon teorian fysikaaliset ominaisuudet ovat elektrodynamiikan muodossa. Tämä teorian osa tarkoittaa, että mitä tahansa samassa tilassa olevaa sähkömagneettista kenttää pidetään vektorikentällä, aallona, jolla on suunta ja pituus. Sellaisena se voi sulautua yhteen muiden vektorikenttien kanssa. Esimerkiksi kun sähkömagneettinen aalto iskee molekyyliin, molekyylin atomit alkavat värähtelemään, emittoimalla omia sähkömagneettisia aaltojaan ja vaikuttamalla alkuperäiseen aaltoon. Sähkömagneettisen aallon teorian mukaan tämä aiheuttaa taittumisen, nopeuden muutoksen tai diffraktion, aallonpituuden muutoksen.
Koska valo on eräänlainen sähkömagneettinen aalto, teoria määrittää, että muut staattiset sähkö- tai magneettikentät eivät voi vaikuttaa valon värähtelyyn. Tiettyjen ulkoisten tapahtumien, kuten kristallin läpi kulkevan valon, vuorovaikutus voi kuitenkin vaikuttaa. Sähkömagneettisten aaltojen teorian mukaan valoon vaikuttavat magneettikentät aiheuttavat Faradayn vaikutuksen ja sähköiset kentät, jotka vaikuttavat valoon, aiheuttavat Kerr -vaikutuksen, joka vähentää valoaaltojen nopeutta.
Taajuus on erittäin tärkeä osa tätä teoriaa. Aallon värähtely mitataan hertsillä, taajuuden yksiköllä. Yksi hertsi on yhtä värähtelyä sekunnissa. Kun sähkömagneettinen aalto, kuten valon tapauksessa, luo aaltoja eri taajuuksilla, sitä pidetään spektrina.
Pienet energiahiukkaset, joita kutsutaan fotoneiksi, ovat sähkömagneettisen säteilyn perusyksiköitä. Kun fotonit kulkevat, aalto seuraa ja luo hiukkasen verrannollisen taajuuden. Atomit absorboivat fotoneja, jotka puolestaan virittävät elektroneja. Kun elektroni saavuttaa riittävän korkean energiatason, se pakenee ytimen positiivisesta vetovoimasta. Jos elektronien energiataso laskee, säteilee valon fotoni.
Sähkömagneettisten aaltojen teorian mukaan mikä tahansa sähkövarauksen kiihtyvyys tai magneettikentän muutos tuottaa säteilyä. Tämä säteily voi tulla joko aallon tai hiukkasen muodossa. Nopeus, aallonpituus ja taajuus ovat aaltoihin liittyviä tekijöitä. Hiukkaset sisältävät yksilöllistä energiaa, joka on yhtä suuri kuin taajuus. Tyypistä riippumatta sähkömagneettinen säteily kulkee valon nopeudella tyhjiössä. Tämä tosiasia sai Albert Einsteinin luomaan suhteellisuusteorian.