濾波器設計是設計一個滿足一系列要求的信號處理濾波器的過程，其中一些要求可能是相互沖突的。其目的是找到一個能充分滿足每項要求的濾波器，以使其發揮作用。濾波器的設計過程可以被描述為一個優化問題，其中每個要求都有助于一個應該被最小化的誤差函數。設計過程的某些部分可以自動化，但通常需要有經驗的電氣工程師來獲得一個好的結果。數字濾波器的設計是一個具有欺騙性的復雜課題。盡管濾波器很容易理解和計算，但其設計和實施的實際挑戰是巨大的，是高級研究的主題。

在設計過程中要考慮的典型要求是。

濾波器應該有特定的相移或群延遲濾波器應該有特定的脈沖響應濾波器應該是因果關系的濾波器應該是穩定的濾波器應該是局部的（脈沖或階躍輸入應該導致有限時間的輸出）濾波器的計算復雜性應該很低濾波器應該用特定的硬件或軟件來實現頻率函數一個重要的參數是所需的頻率響應。尤其是響應曲線的陡度和復雜性是決定濾波器順序和可行性的一個因素。一個一階遞歸濾波器只會有一個依賴頻率的成分。這意味著，頻率響應的斜率被限制在每八度6dB。對于許多用途來說，這是不足夠的。為了實現更陡峭的斜率，需要高階濾波器。關于所需的頻率函數，也可能有一個伴隨的加權函數，它描述了對于每個頻率來說，所產生的頻率函數與所需的頻率函數相近有多重要。權重越大，近似就越重要。頻率函數的典型例子是。低通濾波器是用來切斷不需要的高頻信號的。高通濾波器可以很好地通過高頻；它作為一個濾波器有助于切斷任何不需要的低頻成分。帶通濾波器可以通過有限的頻率范圍。帶阻濾波器可以通過高于和低于某一范圍的頻率。一個非常窄的帶阻濾波器被稱為陷波濾波器。微分器的振幅響應與頻率成正比。低階濾波器通過所有的頻率，但按規定的量增加或減少低于架子頻率的頻率。高階濾波器通過所有的頻率，但按規定的量增加或減少高于架子頻率的頻率。峰值均衡器在頻率響應中產生一個峰值或一個凹陷，常用于參數均衡器。相位和群延遲全通濾波器通過所有頻率不變，但改變信號的相位。這種類型的濾波器可以用來均衡遞歸濾波器的群延遲。希爾伯特變壓器是一種特殊的全通濾波器，它以不變的幅度通過正弦波，但將每個正弦波的相位移動±90°。小數延遲濾波器是一種全通濾波器，它對所有頻率都有一個特定的、恒定的群延遲或相位延遲。脈沖響應濾波器的頻率函數與脈沖響應之間有直接的對應關系：前者是后者的傅里葉變換。

這意味著，對頻率函數的任何要求都是對脈沖響應的要求，反之亦然。然而，在某些應用中，濾波器的脈沖響應可能是明確的，然后設計過程的目的是在所有其他要求的前提下，產生盡可能接近要求的脈沖響應。在某些情況下，甚至可能需要考慮濾波器的頻率函數和脈沖響應，它們是獨立選擇的。例如，我們可能既想要一個特定的頻率函數，又想要得到的濾波器在信號域中具有盡可能小的有效寬度。后一個條件可以通過考慮一個非常窄的函數作為濾波器的脈沖響應來實現，盡管這個函數與期望的頻率函數沒有關系。那么設計過程的目標就是實現一個盡可能滿足這兩個矛盾的設計目標的濾波器。

為了能夠實現，任何隨時間變化的濾波器（實時運行）都必須是因果關系：濾波器的響應只取決于當前和過去的輸入。一個標準的方法是把這個要求留到最后一步。