Aquesta melodia pot provenir del cant pla, d’una obra profana o d’un coral, o pot ser de tipus abstracte o soggetto cavato. El cantus firmus acostuma a presentar-se amb valors comparativament més llargs i homogenis que els de la resta de veus i sol estar situat en la part més greu, encara que també pot estar en la veu superior i, en aquest cas, presentar un cert grau d’ornamentació o paràfrasi. En l’estudi del contrapunt també es designa com a cantus firmus una melodia que s’adapti a les condicions esmentades tot i no ser preexistent o no pertànyer a alguna de les tradicions habituals. La presència del cantus firmus fou dominant entre els segles XIII i XV.
La majoria de les composicions polifòniques i motets del segle XIII, com també una gran part del repertori del segle XIV, i en particular del motet isorítmic, es basaren en una melodia provinent del cant pla, generalment situada en el tenor. Al segle XV aparegué la missa cíclica, caracteritzada pel fet de basar tots els seus moviments en un mateix cantus firmus, generalment d’origen profà. D’altra banda, entre els segles XIV i XV a Anglaterra s’usà el cantus firmus migratori, les notes del qual es repartien entre les diferents parts. Al segle XVI, el cantus firmus deixà de ser dominant, encara que es mantingué en determinats gèneres instrumentals per a tecla. Entre els segles XVII i XVIII, l’ús del cantus firmus es concentrà en peces del repertori protestant, com per exemple els preludis corals per a orgue de J. Pachelbel o de J.S. Bach, autor que també utilitzà l’expressió italiana canto fermo.