El theremin, originariamente denominado eterófono, fue inventado por el físico y músico (violoncellista) Lev Serguéievich Termen, quién en su viaje promocional del invento por occidente afrancesó su nombre al gusto de la época por León Thérémin.

En la música popular, lo han usado artistas reconocidos como Beach Boys, Rolling Stones, Radiohead, Pink Floyd, Nine Inch Nails, Led Zeppelin, Portishead, Skunk Anansie, Jon Spencer Blues Explosion, y un largo etcétera.

Según hizo saber, León Thérémin, a los 13 años descubrió las altas frecuencias y los transformadores Tesla. Según el mismo León:

León Thérémin diseñó una técnica que permitía la medición de la temperatura de un gas y un sistema de señales eléctricas que detectaba el movimiento de un hombre dentro de un radio de 4 ó 5 metros. Este método me permitía detectar cambios en la distancia de una resolución de 0,0001.

El funcionamiento del theremin se basa en la obtención de sonidos de tono variable, utilizando una corriente alterna de frecuencia también variable. Se coloca una pequeña antena, lo que genera ondas electromagnéticas de intensidad muy débil alrededor de la misma. La aproximación de una mano, que es un conductor eléctrico, altera el campo electromagnético que rodea a la antena, cambia su capacitancia y, por lo tanto, afecta la frecuencia de la corriente alterna generada en el instrumento.En el theremin el tono se incrementa cuanto más se acerca la mano a la antena. Del mismo modo, la intensidad del tono cambia al aproximar una mano a la otra antena, de forma circular, alrededor de la cual se forman ondas electromagnéticas siguiendo el mismo principio. La aproximación de una mano produce un cambio en la intensidad de la corriente alterna que produce el tono. Así, al levantar la mano por encima de la antena horizontal la nota crece en volumen, mientras que bajandola por debajo de ella se hace débil, hasta hacerse inaudible.

El sonido del theremin se produce según el principio del heterodino, con un oscilador de frecuencia variable afectando la oscilación de un oscilador de frecuencia fija. La frecuencia resultante cae dentro del rango audible para el oído humano, y esto es lo que suena a través de un altavoz.

Notable es la visita del ingeniero Robert Moog que fue el creador del primer sintetizador, basándose en ideas previas de Thérémin y dotándo a este invento del honor de ser el "antecesor necesario" del desarrollo posterior de los sintetizadores.

El mismo principio físico que permite ejecutar música en un theremínse usa en la fabricación de sensores ultrafinos que detectan diferencias nanométricas en el relieve de objetos, que por ejemplo, se usan para ajustar el pulido de los más grandes y complejos telescopios ópticos.