Dans la modulation d'impulsions codées habituelles à L bits, la valeur du signal analogique est susceptible de changer du tout au tout d'un échantillon au suivant, puisque ces L bits sont transmis. Or il est bien peu probable que cela arrive; en effet, pour passer sans cesse du niveau de quantification maximal au niveau minimal et inversement, il faudrait que le signal à coder soit une sinusoïde d'amplitude maximale et ayant une fréquence égale à la moitié de la fréquence d'échantillonnage. On transmet donc des bits superflus.
En modulation différentielle, on exploite ce fait pour réduire la vitesse de transmission en gardant en mémoire le niveau quantifié de l'échantillon précédent et en ne codant que l'incrément. Après codage, cette mémoire est remise à jour par addition binaire de l'incrément codé à l'ancienne valeur. Dans le décodeur, le code de l'incrément est ajouté à celui de l'échantillon précédent, qui a été gardé en mémoire, et la somme est décodée.
L'intérêt de cette modulation différentielle est d'autant plus grand qu'il y a peu de variation d'un échantillon au suivant, ce qui arrive lorsque la puissance du signal modulant est surtout concentrée dans les basses fréquences du spectre, ce qui est souvent le cas. Le nombre de bits à utiliser pour coder les incréments doit faire l'objet d'une étude statistique.