Puhetieteen alalla keskitytään kokonaisvaltaisesti anatomian, neurologian ja akustiikan opintoihin. Vaikka erityisesti keskitytään etsimään tapoja parantaa vammaisten puhujien puhetta, toinen laajempi tutkimusalue on se, miten aivot käsittelevät ihmisten päättämät tiedot ja miten he käsittelevät muiden sanomia. Vuonna 2011 puhetiede on juuri paljastanut, kuinka samat aivojen osat ovat vastuussa sekä puhumisesta että kuulosta – lukuun ottamatta osaa, joka liikuttaa suuta, huulia ja palleaa saadakseen sanat lentämään.
Kaikkien puhetieteen opintojaksojen päätavoite on antaa ymmärrys siitä, miten aivot kehittävät puhetta ja käsittelevät muiden puhetta. Pelkästään tuotannossa tarvitaan noin 100 kasvojen, kurkun ja keuhkojen lihaksia puhumiseen sopivien sanojen muodostamiseen. Tähän ei sisälly edes aivotoimintoja, joita tarvitaan kaikkien toimintojen sitomiseksi puhumisen näennäisesti ainutlaatuiseen toimintaan.
Tämä melko suoraviivainen prosessi on suurin huolenaihe puheterapeuteille ympäri maailmaa. Ilmaa muodostuu keuhkoissa ja pakotetaan ylöspäin, jolloin muodostuu yleinen äänimuoto kurkussa ja puhelaatikossa, sitten niveltynytmpi muoto suun ja kasvojen lihasten supistusten kautta. Pienet taipumiset näissä lihasryhmissä tuottavat lukemattomia kielen ilmaisuun tarvittavia ääniä ja ääniä. Jos joku on saanut aivohalvauksen tai hän on syntynyt puhevaikeudella, tiettyjä ääniä voi olla vaikea tuottaa hermovaurion tai geneettisen perinnöllisyyden vuoksi, mikä tarkoittaa, että muutama tai useampi normaaliin puheeseen tarvittavista lihaksista on halvaantunut.
Toinen suuri puhetieteen huolenaihe on se, miten aivot käsittelevät puhetta, joka tunnetaan audiologiana. Tämä yhdistää myös fyysiset ja henkiset prosessit. Ääni aaltojen muodossa tulee kuuntelijan korvakäytävään ja pomppii korvarumpua vasten. Tonaalinen ja värähtelevä energia kussakin tietyssä äänessä käännetään sitten sisäkorvaan hermosignaaleiksi, joita aivot voivat käsitellä merkityksen välittämiseksi.
Vaikka suuri osa puhetieteestä käsittelee fyysisiä prosesseja ja heikentäviä patologisia tiloja, muut tutkijat ovat yhtä kiinnostuneita puheen akustiikasta. Puheen tutkijat tutkivat myös äänen luonnetta ja sitä, miten se liikkuu suun ja korvan välillä värähtelevien molekyylien säteissä. Jokaisen tietyn tavun tai sanan tekemän aallon pituus vaihtelee, samoin kuin sen värähtelyvoima, joka tunnetaan amplitudina.