La audición comienza con los oídos, que reciben los sonidos y los envían a la corteza auditiva, cerca de la parte posterior del cerebro, para su procesamiento. El instrumento principal para la acumulación de sonido en el oído es el tímpano, o membrana timpánica, que separa el oído externo del oído medio. El tímpano transmite vibraciones sonoras a los huesecillos, los tres huesos más pequeños del cuerpo humano, que luego lo desvían a la estructura laberíntica llena de líquido en el oído interno llamada cóclea, donde residen los verdaderos órganos auditivos. En conjunto, el conjunto de órganos que procesan el sonido se denomina sistema auditivo.
El principal órgano sensorial auditivo es el Órgano de Corti, que lleva el nombre del anatomista italiano Alfonso Corti, quien lo descubrió en 1851. El Órgano de Corti es interno a la cóclea y contiene entre 15,000 y 20,000 células sensoriales especializadas, cada una con un poco de pelo capaz de captar diminutas vibraciones en el líquido coclear. Si son destruidos por sonidos fuertes, estos pelos nunca vuelven a crecer. Diferentes pelos están especializados en detectar sonidos en varias frecuencias y convertirlos en señales nerviosas que se envían al cerebro. También en la cóclea hay una tríada de bucles llenos de líquido orientados en las direcciones vertical, diagonal y horizontal, que ayudan a dar a las personas una sensación de equilibrio.
La mayoría de los humanos son capaces de escuchar sonidos con una frecuencia entre 20 Hz y 20 kHz, y un volumen superior a 5 – 15 decibeles. La gente escucha mejor en el rango de frecuencia entre 1 kHz y 5 kHz. Algunos sonidos de muy baja frecuencia no se pueden escuchar conscientemente, pero las personas tienden a tener una vaga sensación de malestar cuando están en su presencia. Esto puede ser parcialmente responsable del supuesto fenómeno de los fantasmas.
Los límites de frecuencia superior e inferior se basan parcialmente en el tamaño físico de las células y el órgano y parcialmente en la sensibilidad celular. Con la ayuda de los instrumentos científicos adecuados, se pueden grabar sonidos de casi todas las frecuencias y volúmenes.
El sentido del oído de las personas tiende a degradarse más adelante en la vida. Los audífonos son la forma más frecuente de abordar este problema, aunque en casos extremos, se pueden utilizar implantes cocleares.