聲學是研究一切聲音現象、利用聲音或消除聲音的科學。空氣中的聲波，是發聲體使空氣振動而成。空氣振動是一疏一密的狀態，其傳播能量的方向與振動方向相平行，所以，聲波是縱波。漢代王充是世界上最早展示不可見的聲波圖景以及指出聲強與傳播距離關係的人。他在《論衡‧變虛篇》指出聲音在空氣中的傳播形式與水波相同，同時還指出聲音的強度隨傳播距離的增大而相應衰減，到了明代，科學家宋應星在《論氣‧氣聲》裏更明確展示借水波比喻聲波的思想。

當一個物體發聲振動時另一個物體也隨之振動，這種現象稱為共振，古代稱為同聲相應或聲比則應。《莊子‧雜篇‧徐無鬼》記載了二十五弦共振現象，凡是共振的兩個物體，它們的固有頻率或者相同，或者成簡單的整數比，如1/1、1/2、2/3。還有一種氣柱共振現象：當聲音在地面、鐵軌、木材等固體中傳播時，若遇空穴，空穴處產生交混迴響，使原來在空氣中傳播的聽不見的聲音變得可以聽見。

中國古代的聲學發展有理論，也有實踐，理論方面主要表現在以數學方法準確地計算樂律和音階組織。這從古代中國人的音樂實踐裏，看到他們的聲學智慧。中國的管絃樂器的發聲原理又與板殼振動不同，在西周中晚期，古人就開始從數理角度探索管絃樂器的發音機制。琴、瑟、箏、築等絃樂器是靠絃線發音，發音的高低決定於振動頻率，而振動頻率又決定於弦長、線密度和張力。大約公元前六至五世紀，「三分損益法」用數學公式總結物理規律，說明音調與弦長的定量關係。

聲音的反射作用會產生回音。北京天壇的回音壁是中國迄今保存較完好的具有回音效果的古代建築。回音壁，建於1530年，是一座高約6米的圓形圍牆，半徑32.5米。圍牆內有三座建築物，其中一座叫皇穹宇，整個圍牆整齊光滑，是優良的聲音反射體。皇穹宇南面路上第三塊石板，正處在圍牆中央，傳說在這裏拍一掌可聽到三響，故稱其為三音石。回音壁南面有一座由青石砌成的圓形平台，叫圜丘，最高層離地面約5米，半徑約11.5米。整個圜丘包括地面都是由反射性能良好的青石和大理石砌成。其平台並不平，而是從圓心向周邊稍有傾斜的枱面。當人站在台中心叫一聲，他自己聽到的聲音比平常的聲音更響，似乎是從他腳底石板下傳上來。這是由於聲波被青石欄杆反射到稍有傾斜的枱面，再從枱面反射到人耳的緣故。中國各地某些半圓形拱門、拱橋、英國倫敦聖保羅教堂等都是聲學與建築學結合的產物。