曾侯乙编钟较为神奇的是一钟双音。披照编钟上的错金标音铭文所示，分別敲击不同部位，同一钟可以发出两个不同的乐音，而且两个乐音之间相差三度。如中层3组第5号钟，正鼓部标音为“羽”，敲击正鼓部测的频率是427.7赫兹，其侧鼓部标音“宫”，敲击侧鼓部测得频率516赫兹，两音分别相当于现今钢琴键盘上大字4组的“A”(即简谱所记6，La)音和大学5组的“C”(即简谱所记i，do音，正鼓音比侧鼓音低88.3赫兹，亦即低一个小三度，与羽、宫间小三度音程相符（即6与i之间相差三度)。

    曾侯乙编钟这一现象早在曾侯乙编钟出土之前，中国的音乐史专家在检测先秦钟、铙时，便已发现。但由于一钟双音所反映的高超的声学、乐律学及治铸水平，超出了人们的意料。长期以来未能得到声学界的承认。从曾侯乙编钟问世后，先秦编钟一钟双音的“推测”，得到了令人振奋的证实。

    曾侯乙编钟在音乐声学上，弦乐器中的弦振动，在一根弦上只要控制弦长即可以奏出不同音高的乐音。在吹管乐器中，在管上通过计算或经验设计不同的音孔，改变管内气柱振动的长度，也可发出不同音高的乐音，但已较为复杂。而编钟属于板振动，其音高变化与板材的厚薄、质地、大小、几何形状、敲击部位等诸多因素都有密切关系，在声学上非常复杂。
    曾侯乙编钟现代的定音鼓，由鼓手控制鼓面的紧张与松弛来调整音高，但由于气温与湿度的变化也只能靠鼓手的听觉与经验来掌握。而曾侯乙编钟有明确的固定音高，并且能够保证同一钟上两个不同乐音间相差三度，在音乐声学上令人惊异。这便是中外学者叹为观止的曾侯乙编钟一钟双音之谜。