Das Klangverhalten von Glocken weist einige Besonderheiten auf. Ein Kunstmerkmal des Glockengießens besteht darin, die Tonhöhe vor dem Guss durch die Formgebung („Rippe“) und die Legierung so festzulegen, dass ein Nachstimmen durch nachträgliches Schleifen nicht nötig ist.
Die charakteristische lebendige Geläutwirkung entsteht durch den akustischen Dopplereffekt, da durch das Schwingen der Glocke eine Relativbewegung zwischen Schallquelle und Ohr besteht. Das Anschlagen der Glocke erfolgt durch den Klöppel.
Charakteristisch für das Klangverhalten von Glocken ist, dass neben den harmonischen Obertönen auch weitere oberton-fremde Frequenzen auftreten. Dies rührt daher, dass im Unterschied zu einer (eindimensionalen) Saite oder Orgelpfeife sich stehende Wellen auf der zweidimensionalen Oberfläche bilden, die sich gegenseitig frequenzmodulieren.
Die Tonhöhe einer Kirchenglocke wird durch den Schlagton (Nominal) charakterisiert, z. B. c1 +3. Die ergänzende Zahlenangabe bezieht sich auf Sechzehntel-Halbtonschritte (also je 6,25 Cent) über oder unter dem Nominal, der seinerseits auf ein „Stimm-a1“ bei 435 Hz bezogen wird. Die Tonhöhe ist bei e1 +8 dieselbe wie bei f1 ?8. Der Schlagton ist oft im Frequenzspektrum der Glocke nicht vorhanden. Er ergibt sich durch die akustischen Wahrnehmung beim Anschlagen der Glocke über das Residuumhören, indem aus den Obertönen der zugehörige Grundton abgeleitet wird.
Die von der Glocke ausgehenden Frequenzen werden in drei Gruppen unterteilt: Unterton unterhalb des Schlagtons, bei einer Moll-Oktav-Rippe genau eine Oktave tiefer, in der ersten Oktave oberhalb des Schlagtons Prime bzw. Prim-Vertreter, Terz, Quinte bzw. Quint-Vertreter, Oktave und Mixturtöne wie Dezime, Undezime, Duodezime usw. für noch höhere Frequenzen.
Das Frequenzspektrum der Glocke wird durch die Glockenrippe – Form und Dicke der Glocke – bestimmt. Hierbei ist die so genannte gotische Dreiklangrippe bis heute unübertroffen. Entscheidend ist auch die Nachhallzeit einer Glocke. Bei der im Erfurter Dom installierten Gloriosa beträgt die des Untertones (E) seit der letzten Reparatur im Jahre 2004 über fünf Minuten.