多媒體學習理論主要的發展來自隨機分派的實驗設計，在相同的多媒體刺激下，實驗組的刺激會伴隨著文字，而控制組則沒有文字(Mayer & Gallini, 1990)。早期的研究成果都支持在相同時間相同呈現的情況下，使用豐富的媒體科技有相當的優勢。Mayer在多媒體設計的認知理論，從文字和描述的使用，到Paivio (1991)雙碼的發現，後來又整合了Baddeley (1992)在工作記憶以及Sweller (1991)的認知負荷理論。雙碼理論稱人們處理影片、投影片或動畫時，和純粹聲音和口白是可以分開的。學習者可以將資訊和工作記憶進行合併，並將它儲存在長期記憶以利未來的存取。因為人們有限的短期和工作記憶，有限的增生認知資源需要被引導到關注於內在內容，而不應該被外在的設計所分心。
多媒體學習理論進一步探索在視覺和口白的雙重處理。多媒體學習理論定義了基本原則，並可以由以下三個關鍵想法來理解(Clark & Mayer, 2016)。基本上，將圖片和文字同時展示會比起只有展示文字時更有效率。其次，老師和教學設計者應該要盡可能地在多媒體簡報時去降低或排除外在認知負荷、不重要或令人分心的訊息。此外，要讓學習輔助更為有效，多媒體有更個人化的表現，例如使用客氣、非正式、聊天性的人聲來和視覺同時呈現。當我們想要有效地利用多媒體時，了解和應用上述這些概念是教學訊息設計非常重要的概念。