Dziedzina nauki o mowie obejmuje holistyczne skupienie się na badaniach anatomii, neurologii i akustyki. Chociaż szczególny nacisk kładzie się na znalezienie sposobów na poprawę mowy dla niepełnosprawnych mówców, kolejną szerszą dziedziną badań jest to, jak mózg przetwarza informacje, które ludzie wybierają do powiedzenia, a także jak przetwarzają to, co mówią inni. W 2011 roku nauka o mowie właśnie odkryła, w jaki sposób te same części mózgu są odpowiedzialne zarówno za mówienie, jak i słyszenie — z wyjątkiem części, która porusza ustami, wargami i przeponą, aby umożliwić słowom ucieczkę.
Głównym celem każdego kierunku studiów w dziedzinie mowy jest zrozumienie, w jaki sposób mózg rozwija mowę i przetwarza mowę innych. W samej produkcji potrzeba około 100 mięśni twarzy, gardła i płuc, aby uformować słowa nadające się do mówienia. Nie obejmuje to nawet funkcji mózgu potrzebnych do powiązania wszystkich działań w pozornie pojedynczą czynność mówienia.
Ten dość prosty proces jest główną troską logopedów na całym świecie. Powietrze jest wytwarzane w płucach i wypychane w górę, tworząc ogólną formę foniczną w gardle i krtani, a następnie bardziej wyartykułowany kształt poprzez skurcze mięśni ust i twarzy. Niewielkie przegięcia w tych grupach mięśniowych wytwarzają niezliczone dźwięki i tony niezbędne do ekspresji językowej. Jeśli ktoś doznał udaru mózgu lub urodził się z wadą mowy, niektóre dźwięki mogą być trudne do wydobycia z powodu uszkodzenia nerwów lub dziedziczenia genetycznego, co oznacza, że kilka lub kilka mięśni niezbędnych do normalnej mowy jest sparaliżowanych.
Innym ważnym problemem nauk o mowie jest to, jak mózg przetwarza mowę, co jest znane jako audiologia. To również łączy procesy fizyczne i psychiczne. Mowa w postaci fal dźwiękowych dociera do przewodu słuchowego słuchacza i odbija się od bębenka. Energia tonalna i wibracyjna w każdym konkretnym dźwięku jest następnie tłumaczona w uchu wewnętrznym, aby stać się sygnałami neuronalnymi, które mózg może przetwarzać, aby przekazać znaczenie.
Chociaż większość nauk o mowie zajmuje się procesami fizycznymi i wyniszczającymi stanami patologicznymi, inni badacze w równym stopniu zajmują się akustyką mowy. Naukowcy zajmujący się mową badają również naturę dźwięku i sposób, w jaki przemieszcza się on między ustami a uchem w wiązkach wibrujących molekuł. Długość każdej fali wytworzonej przez daną sylabę lub słowo będzie się zmieniać, podobnie jak jej siła wibracyjna, znana jako amplituda.