Una onda longitudinal se compone de compresiones y rarefacciones. En las compresiones, las moléculas de la onda están fuertemente comprimidas para formar un área de alta densidad molecular, mientras que las rarefacciones tienen una densidad molecular baja porque las moléculas están muy separadas.
Las ondas longitudinales se mueven en una dirección paralela a la vibración de las moléculas del medio. Si la onda se mueve de izquierda a derecha, las moléculas también vibran en la dirección izquierda-derecha. Esto hace que las moléculas en algunas áreas se junten para formar compresiones y que las moléculas en otras áreas se extiendan y formen rarefacciones. Una serie alterna de compresiones y rarefacciones forma la onda longitudinal.