Les objets mathématiques utilisés pour modéliser les signaux sont des vecteurs (au sens large). C’est-à-dire des éléments d’espace vectoriel, et on utilise en général des fonctions pour les signaux à temps continu, et des suites (c’est à dire des fonctions de $\mathbb{Z}$ à valeur dans $\mathbb{C}$) pour les signaux discrets.
Afin de pouvoir manipuler les signaux, on a besoin de définir des notions de distance et/ou de ressemblance entre eux. Ces notions sont données en mathématiques par les normes et les produits scalaires.