研究范围包括生理方面的发音语音学（Articulatory Phonetics）、物理方面的声学语音学（Acoustic Phonetics）、心理方面的听觉语音学（Auditory Phonetics）等。其中，神经语音学研究大脑和神经系统与发音和听觉的联系。

发音语音学作为语音学的基础学科，研究人类发音器官的构造及它们在发音中的作用，例如探索人类如何通过声带振动、口腔和鼻腔共鸣，以及肺部呼吸气流彼此协调合作发出各种语音。

人类的发音器官分为喉部、喉下和喉上三个部分。喉下部分由左右两肺、气管和支气管组成，胸廓、横膈膜是发起呼吸动作的外围部分。发音的动力源主要是呼吸时产生的呼出气流。人在平静时和说话时的呼吸方式有所不同。平静时，人主要经鼻通道呼吸，每分钟16～20次，呼吸量约为500毫升，吸气与呼气比值为1：1.2；说话时，人主要经口通道呼吸，每分钟8～10次，呼吸量约为1000～1500毫升，吸气与呼气比值为1：5～1：8；唱歌时，每分钟呼吸次数更少，呼吸量更大，吸气与呼气比值会达到1：8～1：12。

喉是专门的发音器官。喉部的甲状软骨、环状软骨和两块杓状软骨形成喉室，其中连接甲状软骨和杓状软骨的两片甲杓内肌就是声带肌。声带由肌肉、韧带和薄膜构成。两片声带之间形成声门。声门关闭时，声带并拢的张力与肺部气流的压力达到均衡状态，气流间断性冲出使声带周期性开合颤动产生浊音。声门打开时，气流在声腔受到阻碍而产生清音。不同的声门状态还可以产生气嗓音和紧喉音等发声类型。

喉上部分包括咽腔、口腔和鼻腔，主要起调节语音的共鸣作用。唇的开合、圆展，舌的伸缩、升降，使声腔形状变化，产生不同的语音。鼻腔是骨质的空腔，软腭和小舌的抬起或下垂，使鼻腔通道关闭或打开，发出口音或鼻音、鼻化音。

声学语音学主要研究语音的各种物理特性。利用时间和振幅二维波形图，频率和振幅二维频谱图，时间、频率和振幅三维语图可具体测量音高、时长、音量和音质的各种表现。也可利用声学工具测试语音的鼻音化程度、声带的振动频率、振动的变化和波动幅度。

听觉语音学主要研究各种语音的听觉区域和听感特性，测试不同语音的听觉边界状态以及影响听觉边界的各种语言学内外部因素。言语的声波从说者口中发出，传播到听者耳中，声压的变化作用于听者的听觉器官，产生神经冲动，传到大脑进行辨别和理解。说者在说话时，语音同时也传到自己的听觉器官，听觉器官进行反馈监听。人的听觉反馈有两个通道：一是通过耳朵收听外部空气传播的声音；二是通过骨传导感知内部发音器官的共鸣。

人类的语音不是单个发音的缀合，而是层级性发音序列的集合，相互依存、彼此联系。语音学属于语言学范畴，研究语音不能离开特定的语言，在语言的各个子系统中，语音系统具有双重的意义。一方面，一个特定语言中的各种语音成分自成系统，分层聚合；另一方面，语音使语言中其他子系统的内容具有物化表现，构成基础平面和有序组合。

人类的语音分为音质成分和超音质成分。音质成分以音段为基础，包括元音和辅音两类。一般认为，元音和辅音根据发音时声腔阻碍程度区分。发音阻碍为100%的完全堵塞，是塞音；阻碍为80%，打开缝隙，是擦音；阻碍为60%，稍有开通，是通音；阻碍为40%，开通较大，为高元音；阻碍为20%，开通更大，是中元音；阻碍为0的完全打开，是低元音。如果把阻碍程度50%作为辅音与元音的界限，它们之间并无截然分开的空白地带。在通音一类里面成员众多：有边通音，即舌尖堵塞、两侧开通；有r通音，即舌尖翘起而不堵塞；有全通音，即半元音；鼻通音，即鼻音，鼻腔打开、口部关闭。把它们归纳在一个统一的框架内，构成一个连续统，有利于表现语言的系统性。

超音质成分（又称韵律成分）由音高、时长、音量三个要素组成。音高是发音时声带振动的频率；音量是发音时付出的能量；时长是发音持续的时间。三者密切关联，但并不同步。实际上，音质成分并不独立。每一个音段的发音除了有音质的表现，还会有各自音高、时长、音量的表现。只是音质特征是以音段为基础，而韵律特征则是以音节为基础。元音和辅音的共时发音，长短、强弱、音调的升降高低，都首先在音节中表现。离开音节，它们就失去立足之处，没有意义。

人们常说语音是语言的物质外壳。如果语言是人类交流信息的载体，那么语音就是人类语言的物化载体。语音学也因此成为语言学中物质性最强的领域。现代语音研究多采用实验的方法，是语言学各领域中最重视实证研究的分支。

见实验语音学。