Поскольку создаваемый Фреге формальный язык содержит сложные выражения, образуемые из простых (или исходных) терминов, то он рассматривает, как соотносятся части и целое в сложных выражениях в свете проведенного им различия между смыслом и значением, и формулирует следующую функциональную зависимость: значение сложного выражения есть функция от значения входящих в него частей, а смысл сложного выражения есть, соответственно, функция от смыслов этих частей. Более того, значение целого однозначным образом зависит от значения его частей, и если какая-либо часть лишена значения, то и целое лишено его. Так, согласно Фреге, предложения с пустыми именами не имеют истинностного значения.
Хотя логическая семантика Фреге включает в себя смыслы, построенный им язык является экстенсиональным, ибо объемы (экстенсионалы) понятий и значения играют в нем доминирующую роль. Как отмечает Б. В. Бирюков, «экстенсиональность была заложена в самом способе развертывания фрегевского исчисления» [Бирюков, 2000, с. 37]. Во-первых, в его логической системе истинностные значения сложных предложений однозначно определяются истинностными значениями составляющих их простых предложений (эти зависимости как раз и выражают упомянутые выше пропозициональные функции, и хотя Фреге не создал для их определения таблиц истинности, их идея была им уже намечена). Во-вторых, истинностное значение предложения считается в конечном счете зависящим от значения входящих в него имен, т. е. семантическая роль имен собственных состоит прежде всего в том вкладе, который они вносят в истинностное значение предложений. В случае квантифицированных предложений (например «для всякого x верно, что x есть P») это требует некоторого уточнения. Такое предложение истинно, если входящее в него понятие P «отображает» каждый предмет из области определения x на «истину», и ложно, если имеется такой x, что P отображает его на «ложь». Поскольку не все предметы в области определения могут быть поименованы, истинностное значение квантифицированных предложений зависит не только от значения входящих в них имен, но и от отображений непоименованных предметов. В соответствии с этим Фреге сформулировал важный для его логической системы принцип взаимозаменяемости, согласно которому значение сложного выражения не изменится, если входящие в него выражения будут заменены выражениями с тем же значением. Языковые контексты, в которых выполняется этот принцип, были в последующем названы экстенсиональными.
