心理声学（Psychoacoustics）是研究人对声音感知的学科，即研究人对声音（包括言语和音乐）的生理和心理反应的科学，是心理物理学的分支学科。听觉不完全是波的力学现象。声音是一种机械波，通过空气传播到人耳，在人耳中转变为神经动作电位，神经脉冲到达大脑，人感知到声音。因此，在很多声学问题中，比如音频信号处理，需要考虑听觉体验中人的耳朵和大脑的作用。比如，内耳在把声音波形转化为神经刺激的过程中起着重要作用，有些波形的差别可能无法被感知到。 这一知识可以应用到数据压缩技术，比如MP3。 人耳对不同强度的声音的响应是非线性的，这种非线性的响应叫做响度。电话网络（英语：Telephone network）和音频降噪系统利用这一事实，先对数据样本进行非线性压缩，然后再传递数据，然后在接收端解压缩，播放声音。人能听到的声音的频率范围约为20 Hz (0.02 kHz) 到 20,000 Hz (20 kHz)，上限随年龄增大而减小，大多数成年人无法听到频率在 16 kHz 以上的声音。在理想实验室条件下，人能分辨出的乐音的最低频率是12 Hz。 4到16赫兹的乐音可由人的体感感觉到。对于1000——2000赫兹的八度音，人耳的分辨率是3.6赫兹。由双耳所听到的声音的时间差或是响度差，普通人可以辨识出声音的方位，经过练习或是训练的人可以得知音源相对于自身的三度空间位置；例如：电子竞技的选手搭配耳机可以辨识出敌人的位置。