O sistema auditivo central é formado pelo nervo auditivo e pelo córtex auditivo.

A informação resultante das células sensoriais do órgão de Corti são recebidas pelas fibras do nervo coclear em forma de impulsos elétricos. Estas fibras juntam-se e formam o nervo auditivo, que passando dentro do canal auditivo interno, entram na cavidade craniana. A informação vinda do sistema auditivo periférico, de cada um dos ouvidos é, então, enviada ao sistema nervoso central.

Os sinais nervosos, levados pelo nervo auditivo ao tronco encefálico e ao córtex cerebral, onde são processados, têm já informação referente ao espetro frequencial.

Assim, a informação sonora será, finalmente, descodificada no sistema auditivo central, através de várias etapas:

1ª) Os sinais vindos de cada um dos ouvidos são rececionados pelos núcleos cocleares dorsal e ventral, onde é feito um trabalho de discriminação frequencial.

2ª) A informação aqui recebida tem dois destinos possíveis: a maioria das fibras dum ouvido cruza para o lado oposto, para alcançar o núcleo olivar superior contralateral e as restantes dirigem-se para o núcleo olivar superior ipsilateral. A existência destas duas vias permite detetar a origem do som. É a partir do cruzamento desta informação, tendo em conta o tempo de ocorrência, que se explica a localização do som. Quando uma fonte sonora está mais próxima de um ouvido, o outro recebe o som milésimas de segundo depois e com uma intensidade ligeiramente menor. Isto permite-nos identificar de que lado veio o som.

3ª) As fibras de ambos os lados atingem o colículo inferior. Este tem um papel importante na vigília auditiva e na orientação da cabeça e dos olhos, na presença de sons. Funciona como centro de integração da mensagem auditiva.

4ª) A partir do colículo inferior, a via dirige-se para o corpo geniculado interno ipsilateral e contralateral. Aqui é gerida a atenção auditiva, bem como a codificação da intensidade e da frequência do som.

5ª) A via atinge o córtex cerebral, localizado no lobo temporal. Os sons relacionados com a linguagem são processados nos dois hemisférios cerebrais, mas de forma diversa:

1. a) No hemisfério esquerdo, o tratamento da informação conduzirá à identificação, não só, da linguagem e sua compreensão verbal ou semântica, mas também de funções lógicas.
2. b) No hemisfério direito dá-se o reconhecimento de funções não-verbais, como sejam a discriminação da intensidade, a duração, o timbre, ou uma melodia.

Em mais de 90 % da população, a linguagem é processada no hemisfério esquerdo e o seu esquema corporal no hemisfério direito.

6ª) O córtex auditivo recebe os estímulos auditivos e possui duas áreas distintas, responsáveis pela audição:

1. a) Córtex auditivo primário – excitado diretamente pelas projeções provenientes do corpo geniculado interno, ao nível da circunvolução de Heschl. Corresponde à área 41 de Brodmann.
2. b) Córtex auditivo secundário – excitado indiretamente pelas projeções provenientes do córtex auditivo primário e de áreas talâmicas associativas, adjacentes ao corpo geniculado interno. É aqui que o som é reconhecido como linguagem, chegando, assim, à área de Wernicke. Algumas características do som, como o timbre e a sonoridade da voz, são já conhecidas. Isto permite, por exemplo, distinguir se se trata de uma mulher, de uma criança ou de um homem e se essa voz nos é familiar. A área de Wernicke participa na análise dos elementos da comunicação que estão constituídos em palavras, isto é, em toda aquela informação que é passível de ser representada também em código escrito.