Model rozpatruje ciało stałe jako izotropowy ośrodek sprężysty, punktowych ciał połączonych sprężynami wykonujących drgania swobodne. Oznacza to, że w ciele stałym o atomach liczba drgań własnych sieci jest równa a drgania sieci nie mogą mieć częstości większej od częstości maksymalnej (częstości Debye’a), która wynika z minimalnej długości fali, jaka może propagować się w ciele.
W modelu tym przyjmuje się, że drgania atomów w sieci krystalicznej można uważać za harmoniczne. Dlatego można ją przybliżyć układem harmonicznych oscylatorów kwantowych. W modelu Debye’a rozkład liczby oscylatorów w zależności od częstości dany jest przez zależność:
gdzie: częstość Debye’a, – objętość ciała, – liczba atomów w ciele, – uśredniona prędkość dźwięku w ciele stałym.
Energię wewnętrzną ciała stałego określa wzór: (dla każdej polaryzacji),
gdzie: – stała Boltzmanna, – stała Plancka podzielona przez - rozkład Plancka
a ciepło właściwe:
więc:
gdzie: temperatura Debye’a.
Granica wysokiej temperatury Jeżeli to: (prawo Dulonga-Petita),
gdzie: – stała gazowa, – stała Avogadra.
Granica niskiej temperatury Jeżeli to:
czyli (prawo Debye’a)