Als Mikrofonsignal bezeichnet man ein mit einem Mikrofon gewonnenes Audiosignal mit elektrischen Spannungen im Millivolt-Bereich. Mikrofone wandeln als Sensoren mit Hilfe der Membran die Luftbewegung durch Schallwellen in eine elektrische Signalspannung. Die elektrische Signalspannung wird in Verbindung mit der Tontechnik auch als Modulationsspannung bezeichnet, hat aber nichts mit dem technischen Modulationsvorgang zu tun.
Durch den geringen Pegel entsteht eine hohe Anfälligkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen. Deshalb werden Mikrofonsignale oft symmetrisch übertragen, um die Störanfälligkeit herabzusetzen. Zur Verarbeitung oder Aufzeichnung muss das Mikrofonsignal mit einem Mikrofonvorverstärker spannungsverstärkt werden.
Die Qualität eines Mikrofonsignals wird abhängig von Störeinflüssen wie Rauschen, Frequenzgang, Klirrfaktor und elektromagnetischen Einstreuungen bewertet.