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Schallwellen sind im Prinzip Luftdruckveränderungen; sie gelangen durch den äußeren Gehörgang zum Trommelfell und versetzen es in Schwingungen, die über die Gehörknöchelchen des Mittelohres und das ovale Fenster zu der Flüssigkeit im Innenohr weitergeleitet werden. Die Vibrationen der Endolymphe bewegen winzige, haarähnliche Fortsätze, sogenannte Haarzellen, in der Gehörschnecke. Die Haarzellen bilden zusammen mit einigen anderen Zelltypen das Corti-Organ. Sie übertragen die Signale unmittelbar an den Gehörnerven, der die Informationen zum Gehirn weiterleitet. Das Muster, nach dem die Haarzellen auf die Schwingungen in der Schnecke reagieren, liefert Informationen über den Schall, die das Hörzentrum im Gehirn weiterverarbeiten kann.
Der Hörbereich ist wie die Sehfähigkeit bei einzelnen Menschen unterschiedlich; maximal nimmt ein Mensch Schallwellen im Frequenzbereich von 16 bis 28 000 Hertz wahr. Die geringste Tonhöhenschwankung, die das Ohr erkennen kann, ist von der Tonhöhe und der Lautstärke abhängig. Menschen mit besonders empfindlichem Gehör nehmen im Bereich von 500 bis 8 000 Hertz noch Frequenzunterschiede (also Tonhöhenschwankungen) von 0,03 Prozent der ursprünglichen Frequenz wahr. Bei niedrigen Frequenzen und geringer Lautstärke reagiert das Ohr auf Tonhöhenschwankungen weniger empfindlich.
Auch auf die Lautstärke (d. h. auf die Intensität der Schallwellen) reagiert das Gehör bei verschiedenen Frequenzen unterschiedlich. Am empfindlichsten nimmt es Lautstärkeänderungen im Bereich von 1 000 bis 3 000 Hertz wahr: Hier wird bereits eine Schwankung von einem Dezibel registriert. Bei sehr geringer Lautstärke ist die Empfindlichkeit geringer.
Die unterschiedliche Empfindlichkeit des Gehörs gegenüber großer Lautstärke führt zu mehreren wichtigen Phänomenen. Sehr laute Geräusche erzeugen im Ohr zusätzliche Tonwahrnehmungen, die in dem Geräusch in Wirklichkeit nicht enthalten sind. Die Ursachen dieser subjektiven Wahrnehmung sind wahrscheinlich Unvollkommenheiten in der natürlichen Funktion des Mittelohres. Daß Töne bei sehr hoher Intensität rauh klingen (z. B. wenn man den Lautstärkeregler am Radio ganz aufdreht), liegt an subjektiven Tonwahrnehmungen, die im Ohr entstehen. Außerdem wirkt sich die Lautstärke eines reinen Tones auch auf die Wahrnehmung der Tonhöhe aus. Sehr laute Töne können um einen ganzen Tonleiterschritt höher klingen, und die Tonhöhe leiser Klänge scheint mit geringerer Lautstärke abzunehmen. Diesen Effekt bemerkt man aber nur bei reinen Tönen. Da man es in der Musik meist mit zusammengesetzten Klängen zu tun hat, beeinflußt er das Hören nicht nennenswert. Wenn das Ohr Obertöne zu sehr tiefen Tönen produziert, kann es aber unter Umständen höhere Töne nicht mehr wahrnehmen. Das ist der Grund, warum man die Stimme heben muß, wenn man sich an einem lauten Ort verständlich machen will.
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