Ve fyziologii je tonotopie (z řeckého tono- a topos = místo) prostorové uspořádání místa, kde jsou v mozku zpracovávány zvuky různé frekvence. Tóny blízko sebe, pokud jde o frekvenci, jsou zastoupeny v topologicky sousedících oblastech v mozku. Tonotopické mapy jsou zvláštním případem topografické organizace, podobné retinotopy ve vizuálním systému.
Tonotopie v sluchovém systému začíná u hlemýždě, malé šnečí struktury ve vnitřním uchu, která posílá informace o zvuku do mozku. Různé oblasti bazilární membrány v Cortiho orgánu, zvukově citlivé části hlemýždě, vibrují při různých sinusových frekvencích v důsledku změn tloušťky a šířky podél celé délky membrány. Nervy, které přenášejí informace z různých oblastí bazilární membrány, proto kódují frekvenci tonotopicky. Tato tonotopie pak promítá přes vestibulocochlear nerv a přidružené středomozkové struktury do primární sluchové kůry prostřednictvím sluchové radiační dráhy.
V průběhu tohoto záření je organizace lineární se vztahem k umístění na Cortiho orgánu, v souladu s nejlepší frekvenční odezvou (tj. frekvencí, na kterou je tento neuron nejcitlivější) každého neuronu. Binární fúze v nadřazeném oliviárním komplexu dále však přidává značné množství informací zakódovaných v síle signálu každého ganglionu. Počet tonotopických map se tedy liší mezi jednotlivými druhy a stupněm binární syntézy a oddělení intenzity zvuku; u lidí bylo v primární sluchové kůře identifikováno šest tonotopických map. Tyto mapy lze zobecnit podle jejich anatomických umístění podél sluchové kůry.
Tootopická mapa je topografická mapa bazilární membrány v kůře sluchové na Heschlově gyru.