Kõneteaduse valdkond hõlmab terviklikku keskendumist anatoomia, neuroloogia ja akustika õpingutele. Kuigi erilist tähelepanu pööratakse puuetega kõnelejate kõne parandamise viiside leidmisele, on veel üks laiem uurimisvaldkond see, kuidas aju töötleb teavet, mida inimesed otsustavad öelda, ja kuidas nad töötlevad seda, mida teised ütlevad. 2011. aastal avastas kõneteadus äsja, kuidas samad ajuosad vastutavad nii rääkimise kui ka kuulmise eest – välja arvatud see osa, mis liigutab suu, huuli ja diafragmat, et anda sõnadele lendu.
Kõneteaduse mis tahes õppekursuse peamine eesmärk on anda arusaamine sellest, kuidas aju kõnet arendab ja teiste kõnet töötleb. Ainuüksi tootmises kulub kõnelemiseks sobivate sõnade moodustamiseks umbes 100 näo-, kõri- ja kopsulihast. See ei hõlma isegi ajufunktsioone, mis on vajalikud kõigi toimingute sidumiseks näiliselt ainsusliku kõnetegevusega.
See üsna arusaadav protsess on logopeedide peamine murekoht üle kogu maailma. Kopsudes toodetakse õhku ja surutakse seda ülespoole, moodustades kurgus ja häälekastis üldise helivormi, seejärel suu- ja näolihaste kontraktsioonide kaudu liigendatud kuju. Nende lihasrühmade kerged käänded tekitavad keeleväljendamiseks vajalikke helisid ja toone. Kui keegi on põdenud insuldi või sündis kõnepuudega, võib teatud helisid olla närvikahjustuse või geneetilise pärilikkuse tõttu raske teha, mis tähendab, et paar või mitu normaalseks kõneks vajalikku lihast on halvatud.
Kõneteaduse teine suur probleem on see, kuidas aju töötleb kõnet, mida nimetatakse audioloogiaks. See ühendab ka füüsilised ja vaimsed protsessid. Kõne helilainetena siseneb kuulaja kuulmekäiku ja põrkab vastu kuulmekile. Iga konkreetse heli tonaalne ja vibratsiooniline energia tõlgitakse seejärel sisekõrvas närvisignaalideks, mida aju saab tähenduse edastamiseks töödelda.
Kuigi suur osa kõneteadusest tegeleb füüsiliste protsesside ja kurnavate patoloogiliste seisunditega, on teised teadlased võrdselt mures kõne akustika pärast. Kõneteadlased uurivad ka heli olemust ja seda, kuidas see vibreerivate molekulide kiirtes suust kõrvani liigub. Iga konkreetse silbi või sõna tekitatud laine pikkus varieerub, nagu ka selle vibratsioonijõud, mida nimetatakse amplituudiks.