Die Bestimmung der Tonfrequenzen innerhalb einer Oktave bereitet Schwierigkeiten. Weder die Intervallverhältnisse aus der Obertonreihe noch die äquidistante Aufteilung der Oktave ist ideal. Im Laufe der Zeit haben sich verschiedene Stimmungen herausgebildet, die alle Vor- und Nachteile haben. Heute werden fast ausschliesslich gleichtemperierte Stimmungen verwendet, die auf äquidistanten Frequenzstufen basieren.

Zur Bestimmung der Frequenzen der Töne einer C-Dur Tonleiter, können die Intervallverhältnisse der Obertonreihe herangezogen werden (s.auch Intervalle). Bezogen auf dem Grundton hat diese Stimmung reine Intervalle.

Ton	Intervall	Frequenzverhältnis	Frequenz
c'	Grundton	1:1	264 Hz
d'	gr.Sekund	8:9	297 Hz = 264 Hz / 8 * 9
e'	gr.Terz	4:5	330 Hz = 264 Hz / 4 * 5
f'	Quart	3:4	352 Hz = 264 Hz / 3 * 4
g'	Quint	2:3	396 Hz = 264 Hz / 2 * 3
a'	gr.Sexte	3:5	440 Hz = 264 Hz / 3 * 5
h'	gr.Septime	8:15	495 Hz = 264 Hz / 8 * 15
c''	Oktave	1:2	528 Hz = 264 Hz * 2

Möchte man mit dieser Stimmung z.B. die Frequenz des a' bezogen auf das d' (Quint) berechnen, ergeben sich Differenzen : Die Frequenz des a' würde sich zu 297 Hz * 1,5 = 445,5 Hz ergeben. Bezogen auf c' berechnet sich die Frequenz des a' (gr.Sexte) allerdings zu 440 Hz. Das heißt, dass die Frequenzen der Töne nur auf den Grundton bezogen geeignet sind und damit eine Konsistenz nur dann vorliegt, wenn nur eine Tonart verwendet wird.

Seit ca. 850 wurden Tasteninstrumente phytagoreisch gestimmt. Diese Stimmung basiert auf der Bildung der reinen Quinten mit anschließender Oktavierung (Verminderung oder Erhöhung um eine Oktave). Aus dem c wird dabei das g berechnet, aus dem g das d, aus dem d das a etc. Dadurch erhält man zwar reine Quinten, aber Differenzen bei der Bestimmung der Oktave. Der Unterschied in der Oktave von (3:2)¹² (12 Quinten) zu der reinen Oktave von (2:1)⁷ (über 7 Oktaven) beträgt 74:73 und wird das Phytagoreische Komma genannt.

Ton	Verhältnis	Frequenz
c'	Grundton	264 Hz
d'	1,5 2	297,0 Hz
e'	1,5 4	334,1 Hz
f'	1,511	356,8 Hz
g'	1,5 1 = 3:2	396,0 Hz
a'	1,5 3	445,5 Hz
h'	1,5 5	501,2 Hz
c''	1,512	535,2 Hz

Bei der damals vorherrschenden Spielweise war diese Stimmung durchaus zweckmäßig, wurde aber durch die Erweiterung des Tonraumes im 16. Jahrhundert allmählich ungeeignet.

Ab dem 17.Jahrhundert wurden mitteltönige Stimmungen verwendet, die rein bzgl. der gr. Terz sind (Michael Praetorius, 1619). Das phytagoreische Komma wurde ungleichmässig aufgeteilt. Ein jeweils kleinerer Teil wurde auf 11 Quinten verteilt, so dass die 12 Quint besonders deutlich verstimmt war (Wolfsquint) und nur ausdrücklich zur Erzeugung von harmonischer Spannung zu verwenden war.

Um diesen Mangel zu beseitigen, wurde eine Oktave in zwölf feste, nicht identische Intervalle eingeteilt, so dass jede Tonart spielbar war. Die bekanntesten dieser wohltemperierten Stimmungen stammen aus dem Jahre 1691 von Andreas Werckmeister (geboren 30.11.1645 in Beneckstein). Mathematisch sind alle entstehenden Intervalle (außer der Oktave) nicht mehr ganz rein, stören aber das Musikempfinden nicht wesentlich. Bekannt wurde die wohltemperierte Stimmung vor allem durch die Komposition Das wohltemperierte Klavier von Johann Sebastian Bach.

Auch die wohltemperierte Stimmung ist nicht ideal und sorgte bei der modern werdenden Modulation (Tonartwechsel) oder chromatischen Spielweise für Probleme, da jede Tonart seine eigene Charakteristik hatte. Viele Komponisten haben diese Eigenheit ausdrücklich benutzt, um der Musik eine bestimmte "Färbung" zu geben (Tonarten mit wenig Vorzeichen klingen entspannt und kraftvoll, die mit vielen Vorzeichen scharf und gespannt). Eine (vermeintliche) Lösung stellt die heute meist verwendete gleichtemperierte Stimmung dar, bei der ein Halbtonschritt der Multiplikation mit einem festen Faktor entspricht (z.B. 12te Wurzel aus 2 = 1,059463094). Für eine Quinte ergibt sich dadurch ein Faktor von 1,059463094⁷ = 1,498307076 der gering von dem idealen Verhältnis von 1:2 = 1,5 abweicht. Die Möglichkeit der chromatischen Spielweise wird also durch eine geringe Verstimmung in Kauf genommen. Nachteilig wirkt sich das Auftreten von Schwebungen aus (Akustischer Effekt wechselnder Lautstärke der bei zwei Tönen mit geringem Frequenzabstand auftritt).

Ton	Intervall	Frequenz
c'	Grundton	264 Hz
d'	gr.Sekund	296,3 Hz
e'	gr.Terz	332,6 Hz
f'	Quart	352,4 Hz
g'	Quint	395,6 Hz
a'	gr.Sexte	444,0 Hz
h'	gr.Septime	498,4 Hz
c''	Oktave	528 Hz

Die Problematik gilt natürlich nur für "stimmbare" Instrumente. Bei Blechblasinstrumenten werden die Töne zum großen Teil auf der Basis der Obertonreihe erzeugt, was durchaus zu "Miss"-Stimmungen mit gleichtemperierten Instrumenten führt.