Dźwięk jest przenoszony przez fale rozchodzące się w powietrzu. Układ słuchowy odbiera te sygnały i przekazuje je do mózgu. Struktury w tym systemie sensorycznym przyjmują te fale i przekształcają je w sygnały elektryczne. Sygnały te są następnie wysyłane do słuchowych części mózgu.
Układ słuchowy zaczyna się w uchu zewnętrznym, czyli w widocznej części ucha. Fale dźwiękowe przechodzą przez ucho zewnętrzne i wchodzą do przewodu słuchowego. W uchu środkowym te fale dźwiękowe wibrują błonę bębenkową, która z kolei przenosi energię do trzech małych i delikatnych kości: młoteczka, kowadełka i strzemiączka, czasami znanych jako młotek, kowadło i strzemię. Ta struktura kości służy do wzmacniania i przenoszenia fal dźwiękowych.
Układ słuchowy przetwarza wibracje na sygnały elektryczne w uchu wewnętrznym. Ucho wewnętrzne składa się ze ślimaka wypełnionego płynem, w którym znajduje się narząd Corti. Narząd Cortiego składa się z komórek rzęsatych, cylindrycznych komórek, które mają cienkie pasma rzęsek na górze. Kiedy fala dźwiękowa przechodzi przez ślimak, pasma rzęsek na szczycie komórek rzęsatych poruszają się tam iz powrotem. Komórki rzęsate wewnętrzne przekształcają tę energię w sygnały elektryczne.
Nerw słuchowy przenosi sygnały z narządu Corti do pnia mózgu, jako część nerwu czaszkowego ósmego, nerwu przedsionkowo-ślimakowego. W pniu mózgu informacje słuchowe są przetwarzane przez jądra ślimakowe i górny kompleks oliwkowy, zanim dotrą do śródmózgowia. W lokalizacji dźwięku biorą udział trzy jądra w tej strukturze, przyśrodkowa górna oliwka, boczna górna oliwka i jądro trapezu. Robią to za pomocą wskazówek, takich jak różnice w czasie, w którym dźwięk dociera do każdego ucha, lub względna intensywność dźwięków.
Układ słuchowy przechodzi do śródmózgowia, gdzie dolny wzgórek przetwarza i integruje informacje słuchowe z poprzednich struktur na wyższym poziomie. Jest również zaangażowany w pewną lokalizację dźwięku. Ze śródmózgowia sygnały elektryczne docierają do wzgórza, które przekazuje je do kory słuchowej mózgu znajdującej się w płacie skroniowym.
Układ słuchowy kończy się w korze słuchowej mózgu. Pierwotna kora słuchowa znajduje się w górnym zakręcie skroniowym, który znajduje się nad uchem po obu stronach mózgu. Korę tę można odwzorować na podstawie częstotliwości dźwięku, który przetwarza każdy region. Niższe częstotliwości występują bliżej płata czołowego, a wyższe – dalej z tyłu.