Suara ditransmisikan oleh gelombang yang merambat di udara. Sistem pendengaran menerima sinyal-sinyal ini dan menyampaikannya ke otak. Struktur dalam sistem sensorik ini mengambil gelombang ini dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sinyal-sinyal ini kemudian dikirim ke bagian pendengaran otak.
Sistem pendengaran dimulai di telinga luar, bagian telinga yang terlihat. Gelombang suara melewati telinga luar dan memasuki saluran pendengaran. Di telinga tengah, gelombang suara ini menggetarkan gendang telinga, yang pada gilirannya mentransfer energi ke tiga tulang kecil dan halus, maleus, inkus, dan stapes, kadang-kadang dikenal sebagai palu, landasan, dan sanggurdi. Struktur tulang ini berfungsi untuk memperkuat dan mentransfer gelombang suara.
Sistem pendengaran mengubah getaran menjadi sinyal listrik di telinga bagian dalam. Telinga bagian dalam terdiri dari koklea berisi cairan, yang berisi organ Corti. Organ Corti terdiri dari sel rambut, sel silindris yang memiliki untaian silia tipis di bagian atas. Ketika gelombang suara berjalan melalui koklea, untaian silia di bagian atas sel rambut bergerak maju mundur. Sel rambut bagian dalam mengubah energi ini menjadi sinyal listrik.
Saraf pendengaran membawa sinyal dari organ Corti ke batang otak, sebagai bagian dari saraf kranial delapan, saraf vestibulocochlear. Di batang otak, informasi pendengaran diproses oleh nukleus koklea dan kompleks olivary superior sebelum naik ke otak tengah. Tiga inti dalam struktur ini, zaitun superior medial, zaitun superior lateral, dan inti tubuh trapesium, terlibat dalam lokalisasi suara. Mereka melakukan ini menggunakan isyarat seperti perbedaan jumlah waktu yang dibutuhkan suara untuk mencapai setiap telinga, atau intensitas relatif suara.
Sistem pendengaran berlanjut ke otak tengah, di mana kolikulus inferior melakukan pemrosesan tingkat yang lebih tinggi dan integrasi informasi pendengaran dari struktur sebelumnya. Ini juga terlibat dalam beberapa lokalisasi suara. Dari otak tengah, sinyal listrik berjalan ke thalamus, yang menyampaikannya ke korteks pendengaran otak, yang terletak di lobus temporal.
Sistem pendengaran berakhir di korteks pendengaran otak. Korteks pendengaran primer ditemukan di girus temporal superior, yang berada di atas telinga di kedua sisi otak. Korteks ini dapat dipetakan berdasarkan frekuensi suara yang diproses setiap wilayah. Frekuensi yang lebih rendah terjadi lebih dekat ke lobus frontal, dan frekuensi yang lebih tinggi terjadi lebih jauh ke belakang.