При кодировании с переменным битрейтом (Variable Bitrate — VBR) пользователь выбирает желаемый уровень качества и/или диапазон доступных битрейтов. Кодер будет стараться придерживаться выбранного уровня качества в течение кодирования всего потока путём выбора оптимального количества данных, представленных в каждом аудиофрейме. Главное преимущество такого подхода — возможность выбирать желаемый уровень качества, экономя место на носителе. Но есть и неудобство: в известной степени сложно точно предсказать размер получаемого файла.
Кодирование с переменным битрейтом поддерживается в большинстве современных аудиоформатов, включая MP3, AAC, Ogg Vorbis, Musepack и WMA.
Некоторые кодеры ограничены только кодированием в CBR, включая AC3 (теоретически он в состоянии кодировать и в VBR), DTS (ситуация как и с AC3 — нет публичного VBR-кодера), Real Audio и ATRAC3.
Все кодеры без потерь (lossless) кодируют в VBR по своей природе.