Pri nej sa mení súhlasne s amplitúdou signálu UMS fáza nosnej vlny φ pri stálej amplitúde UMN a stálej kruhovej frekvencie Ω. Napätie fázovo modulovanej vlny je dané vzťahom
u = UMN sin (Ωt + mP sinωt)
Pre vyjadrenie úmernosti zmeny fázy nosnej vzhľadom k veľkosti amplitúdy signálu sa zavádza, podobne ako u frekvenčnej modulácií, tzv. index fázovej modulácie mP.
Časové priebehy pri fázovej modulácií harmonickým signálom: