Los microfónos omnidireccionales tienen un diagrama polar de 360º (la circunferencia completa) y suelen tener una respuesta de sensibilidad constante, lo que significa que capta todos los sonidos independientemente de la dirección desde donde lleguen.
Su principal inconveniente es que, al captarlo todo, captan tanto lo que queremos como lo que no: ruido del entorno, reflexiones acústicas, etc.
La respuesta omnidireccional, aunque debería ser uniforme, no lo es. Los microfónos omnidireccionales responden mejor ante frecuencias bajas y medias, que ante las altas.
Son especialmente conflictivos en cuanto a su captación, los agudos procedentes del frente, lo que se debe a la zona de sombra que se crea por las dimensiones de la propia cápsula microfónica con respecto a la de la onda incidente. Se producen una serie de interferencias destructivas (atenuación de sonido) o constructivas (reforzamiento de estos agudos) e incluso, si el diámetro del diafragma coincide con la longitud de onda, el sonido puede llegar a anularse.
La respuesta plana omnidireccional sólo se da entre los 20Hz y los 2 Khz. La respuesta óptima se logra con fuentes situadas en torno a los 45º en frecuencias de. Más allá, se perderán agudos y, por lo tanto, el sonido resultara apagado. En los 180º grados la respuesta perderá 6 dB en los agudos con respecto a los graves para una frecuencia de 3KHz, diferencia que conforme aumente la frecuencia será más notable (en los 8 kHz, en los 180º, serán 15 dB).
A pesar de todo, hay microfónos omnidireccionales de alta calidad que dan una respuesta bastante plana, sin resonancias ni coloraciones, para un amplio margen de frecuencias.
