Zpracování zvukového signálu, někdy označované jako zpracování zvuku, je zpracování reprezentace zvukových signálů nebo zvuku. Reprezentace může být digitální nebo analogová. Analogová reprezentace je obvykle elektrická; úroveň napětí představuje tlakovou vlnovou formu zvuku. Podobně digitální reprezentace vyjadřuje tlakovou vlnovou formu jako sled symbolů, obvykle binárních čísel, což umožňuje digitální zpracování signálu.
Zaměření při zpracování zvukového signálu je nejčastěji matematická analýza toho, které části signálu jsou slyšitelné. Signál může být například upraven pro různé účely tak, aby úprava byla řízena v oblasti sluchu. O tom, které části signálu jsou slyšitelné a které nikoli, nerozhoduje pouze fyziologie lidského sluchového systému, ale do značné míry psychologické vlastnosti. Tyto vlastnosti jsou analyzovány v oblasti psychoakustiky.