La réaction négative diminue également la distorsion harmonique. Celle-ci résulte de la présence, dans le signal de sortie, de fréquences qui ne sont pas présentes dans le signal d'entrée. Cet effet provient du comportement non linéaire de certains composants du système. Supposons par exemple que le courant collecteur d'un transistor soit relié à la tension d'entrée par une relation du type :

Si la tension d'entrée est de la forme , le courant de sortie va contenir des termes en donc de pulsation .

En règle générale, la tension de sortie peut s'exprimer comme la somme d'une tension utile et d'une tension de « défauts » . On en déduit que :