研究語言語音系統的一門學科。又稱音位學。包括對當代語言語音系統的分析和對歷史語音變化的研究。後者在中國傳統稱為音韻學。
中國最早研究語音系統的著作是隋朝陸法言所編的《切韻》，成書於601年。《切韻》把當時的漢語語音系統分析歸納為四聲、195韻，每韻內又根據聲母的不同分為若幹小韻，是世界上最早專門對語音系統作出全面分析歸納的專著之一。
在宋代時，中國受印度聲明學的影響，開始出現瞭韻圖一類的著作。韻圖按韻分圖，每圖分列聲母和聲調，把聲母分為唇、舌、牙、齒、喉和清、濁、次清、次濁等，把韻母分為4等和開、齊、合、撮4呼等，所描寫的語音系統雖然大都比較駁雜，仍不失為音系學研究的先驅。
現代音系學的研究始於19世紀末期。波蘭語言學傢J.N.博杜恩·德·庫爾德內和他的學生N.V.克魯舍夫斯基(1851～1887)首先提出瞭“音位”的概念，英國的H.斯維特、法國的P.帕西、俄國的L.V.謝爾巴都對這個領域進行過開拓性的研究。20世紀30年代，N.S.特魯別茨科伊等人發展瞭音位的概念，音位的研究在歐洲和美國迅速發展。美國描寫語言學派在研究音位的理論和方法方面也做瞭大量的工作，對促進音系學的發展起瞭不小的作用。
學派不同，對音位的內容則有種種不同的解釋，歸納音位的方法也各不相同，但目的都是探討語音系統的規律性，因此，分析歸納的結果一般是大同小異的。歸納音位比較常用的概念是“對立”。在一種語言裡，產生對立關系的音素必然分屬不同的音位，例如，普通話“班”bān[pan]、“奔”bēn[pən]、“賓”bīn[pin]裡的[a]、[ə]、[i]在相同的語音環境[p-n]中出現能產生不同的意義，它們之間就存在著對立關系，應當分屬3個不同的音位。音系學中通常用雙斜線表示音位性標音，這3個音位可以分別寫成/a/、/ə/、/i/。
一個音位可以有不同的音位變體，例如，普通話“班”bān[pan]、“幫”bānɡ[paη]、“掰”bāi[pæi]、“邊”biān[piεn]裡的[a]、[ɑ]、[æ]、[ε]讀音不同，但都屬於音位/a/，都是/a/的音位變體，分別出現在不同的語音環境[-n]、[-η]、[-i]、[i-n]中。有的音位變體的出現沒有條件的限制，例如南京和其他一些方言的聲母[n]和[l]沒有分別，同屬一個音位，讀哪一個完全自由，是一個音位的自由變體。
音位的組合有它的規則系統。普通話大多數輔音音位隻能處於音節開頭，不能處於音節末尾；元音音位可以組合成/iau/和/uai/音位序列，不能組合成/uau/和/iai/；輔音音位/f/不能和元音音位/i/組合成/fi/。這些限制都是普通話音位規則系統所決定的。
不同的語言有不同的語音系統，因而音位的內容和音位的組合規則也不相同，例如，普通話“賓”bīn[pin]和“拼”pīn[p‘in]裡的[p]和[p‘]在相同的語音環境[-in]中出現能產生不同意義，是兩個不同的音位；英語pin[p‘in]（針）和spin[spin]（紡織）裡也存在[p‘]和[p]的分別，但[p‘]出現在音節開頭，[p]出現在[s]之後，出現的語音環境不同，是同一個音位/p/的不同變體。
音位概念的形成和發展使得語音研究能夠密切結合具體語言的語音系統，從各個具體語言的音位入手探討語音系統的一般規律，現代音系學就逐漸形成。這不但大大推動語音理論的發展，而且有很重要的實踐意義。自從現代音系學形成以後，語言的調查方法、拼音文字的創制原則以及語言教學的實踐等方面都有瞭很大的發展。中國在現代音系學的理論和方法影響下，從20世紀30年代起就開始瞭漢語方言和各少數民族語言的調查研究工作。50年代，這方面工作得到迅速發展，除調查研究工作外，並為一些沒有文字的少數民族創制瞭文字。1958年公佈的《漢語拼音方案》也是以現代音系學理論為基礎制定的。
第二次世界大戰後，語音學和聲學、生理學、心理學、醫學等學科逐步結合起來，出現瞭嶄新的面貌，對現代音系學的發展產生瞭深刻的影響。50年代，僑居美國的R.雅柯佈遜和瑞典聲學傢C.G.M.方特、美國語言學傢M.哈利合作，以當時語聲學研究成果為基礎，系統地提出“區別特征”的概念，為現代音系學的發展開創瞭新局面。雅柯佈遜等人主要從語音的聲學特性出發，參考語音的生理特性，把一切語音歸納為12對區別特征，如元音性/非元音性，突發性/延續性，濁音性/清音性，集聚性/分散性，鼻音性/口音性等。區別特征是語言中能夠區別意義的最小對立體，這些最小對立體都是偶值的。
60年代末期，美國語言學傢N.喬姆斯基和哈利合作，進一步發展瞭區別特征的理論，創立瞭“生成音系學”，著重解釋語音轉換的規則，規則的書寫形式是：A→B/X—Y
這個形式可以讀成“區別特征A處在X和Y之間時變為區別特征B”，也就是說XAY→XBY。一切語音規則都可以用這樣的形式寫出來。
自生成音系學產生以來，當代音系學新說蜂起，如詞匯音系學、自然音系學、自然生成音系學、節律音系學、管轄音系學、依存音系學、自主音段音系學。有幾種學說屬於非線性（或多線性）理論。近年來，以優選論為代表的生成音系學影響越來越大。