La synthèse FM numérique (pour Frequency Modulation, modulation de fréquence) a été mise au point par John Chowning en 1967\. Ce type de synthèse dans son développement le plus simple, met en jeu seulement deux oscillateurs : la fréquence d'un premier oscillateur (signal porteur) est modulée (c'est-à-dire variée régulièrement) par un autre oscillateur (signal modulant). Lorsque la fréquence du signal modulant est en dessous d'environ 30 Hz, on entend une sorte de variation de hauteur, comme un vibrato. Au-delà, c'est un effet timbral qui apparaît. Grâce à la numérisation du signal audio, Chowning a pu contrôler précisément un contenu spectral riche, comprenant de très nombreux partiels, avec un gain de calcul très important par rapport à la synthèse additive.