A percepção musical é um processo que conecta a audição com as impressões de sons no cérebro. Como a música é considerada um fenômeno que só pode ser experimentado por meio da percepção auditiva, muitos psicólogos relatam que as pessoas só podem estar verdadeiramente cientes da existência da música enquanto a ouvem. O estudo da percepção musical é freqüentemente dividido em diferentes áreas relacionadas com a forma como o cérebro reage ao tom, melodia, harmonia e ritmo. Vários fatores, como origens culturais e sensibilidades naturais às variações sonoras, podem afetar a percepção de diferentes pessoas sobre as nuances de uma determinada peça musical.
O tom é um foco comum da percepção musical porque as mudanças no tom possibilitam que as notas sejam organizadas nos padrões que compõem as várias melodias. Alguns psicólogos apontam problemas de percepção sonora neste contexto devido a variações na definição exata de uma melodia. As melodias também podem ser encontradas na fala e em outras fontes sonoras que não são consideradas música. Ouvir esse tipo de som pode ser denominado percepção de melodia, mas não necessariamente de música. O mesmo princípio pode ser aplicado à percepção de outros componentes gerais do som, como ritmo e entonação.
A percepção musical é geralmente considerada diferente da percepção geral do som porque as canções e peças instrumentais contêm uma característica definida que outros tipos de som não possuem. Esse traço é freqüentemente chamado de musicalidade e se refere a um conjunto específico de respostas no cérebro que ocorrem quando um ouvinte ouve um padrão de tons crescentes e decrescentes. As varreduras do cérebro de pessoas ouvindo uma peça musical mostram diferentes áreas de atividade do que as do cérebro de pessoas que estão ouvindo outros tipos de som. Muitos estudos de percepção musical tentam definir um significado preciso por trás da música e explicar se esse significado existe independentemente da música quando ninguém está ouvindo.
As respostas emocionais também estão ligadas à percepção musical. Uma ideia popular é que a música expressa emoções definidas dependendo de seus tons, ritmos, melodias e harmonias. Os psicólogos que estudam a cognição musical frequentemente relatam que esse aspecto da percepção é o mais subjetivo. Diferentes pessoas tendem a gostar de diferentes tipos de música, dependendo de suas experiências de vida, níveis de educação e, às vezes, sua herança cultural. A melodia e a estrutura da música podem diferir significativamente de uma cultura para a outra, e as percepções das pessoas sobre isso também podem ser afetadas por suas respostas emocionais imediatas.