Fonoloogia on keeleteaduse valdkond, mis uurib keelt, mille eesmärk on mõista inimkõne vokaalset ja kuulmisstruktuuri. Kuigi erinevad keeled võivad kõlada selgelt erinevalt, on kõigil inimestel samad füsioloogilised aju-, kõrva- ja häälitsusaparaadid. Kõnekeel on nende kolme lüli mustriline koostoime. Selle õppevaldkonna rakendused laienevad paljudele erialadele ja kutsealadele, mille jaoks on tõhus kõne ja suhtlemine hädavajalik. Seda kasutatakse muuhulgas poliitilistel eesmärkidel, võõrkeelte õpetamiseks ja arvutikeeletöötluse arendamiseks.
Varasematel aastatel oli fonoloogia peamiselt teoreetiline ja akadeemiline. See jääb eluliselt oluliseks, kuid on eriti oluline keeleteadusliku uurimise ja analüüsi jaoks ning ajalooliselt surevate või väljasurnud keelte säilitamiseks. Paljud kaasaegsed valitsused tunnevad riiklikku huvi ja institutsioonid oma emakeele lahjendamata terviklikkuse säilitamise vastu. Need rakendused võivad hõlmata ajaloo, politoloogia ja sotsioloogia valdkondi.
Võõrkeele õpetamisel tuleb kasuks teaduslik arusaam sellest, kuidas inimese häälehelid luuakse ja järjestatakse tähendust edasi andvate sõnade ja lausete õigeks moodustamiseks. Näitlejad palkavad fonoloogiaeksperte, et välja töötada veenvad aktsendid; mõned spetsialistid võivad seda kasutada võõra aktsendi kaotamiseks. Teatud globaalsetes tööstusharudes, näiteks lennunduses, on inglise keel ametlik lingua franca; kogu maailmas on vaja võimekaid õpetajaid. Samuti on globaalne ränne tekitanud kohaliku vajaduse õpetada immigrantidele nende äsja omandatud kodumaa keelt.
USA-s ja mujal maailmas on laste haridust seadusega laiendatud nii, et see hõlmaks ka neid, kellel on õpiraskused või muud erivajadused. Enamikus koolides töötab õpilaste kuulmisoskuste hindamiseks pühendunud või lepinguline audioloog ja õpilaste suhtlemisoskuste abistamiseks logopeed. Sama abi saavad täiskasvanud, kes põevad kõnehäireid või taastuvad ajukahjustusest. Fonoloogia mõistmine võib nendes valdkondades olla oluline eelis.
Pole üllatav, et enamik äriettevõtteid peavad turuga suhtlemiseks kasutama intelligentseid keeleteadlasi. Meediaettevõtted, reklaamifirmad ja kõik muud kõnele tuginevad ettevõtted peavad hindama ja optimeerima nii sõnumit kui ka selle edastamist. Isegi sellistes tööstusharudes nagu kirjastamine, mis tegelevad peamiselt kirjakeelega, on vaja fonoloogiat tundvaid inimesi. Fonoloogia rakendused jõuavad ka erialastesse sektoritesse, näiteks kohtuekspertiisi hääleanalüüsid õiguskaitses.
Fonoloogia üks olulisemaid rakendusi on arvutiteadustes. Täpne kõnetuvastus ja sujuv kõnesüntees nõuavad üksikasjalikku arusaama sellest, kuidas keele helisid genereeritakse, struktureeritakse ja seejärel diskreetseteks tähendusteks sõelutakse. Arvuti ja inimese suhtlus, olgu selleks automatiseeritud tehingusüsteem või nutitelefoni liides, hõlmab üha enam häält. Arvuti läbib ühel päeval tehisintellekti nn Turingi testi ja järgmiseks testiks peab arvuti rääkima veenva intelligentsusega. Arvutuslingvistika ja loomuliku keele töötlemise edusammud võivad samuti viia universaalse tõlkijani.