音響信号処理（おんきょうしんごうしょり、英: acoustic signal processing）または音声信号処理（おんせいしんごうしょり、英: audio signal processing）は、音または音を表す信号を処理することを指す。その表現形態はアナログの場合とデジタルの場合がある。 音響信号や音声信号は最終的に音として人間の耳で聴くものである。従って音響信号処理で最も重視されるのは、信号の中のどの部分が可聴であるかを数学的に解析することである。例えば、信号に様々な変換を施すときも、可聴域の制御が重視される。 信号のどの部分が聞こえて、どの部分が聞こえないかは、人間の聴覚系の生理だけで決まるものではなく、心理学的属性も大きく影響する。そのような面を解析する学問分野を音響心理学と呼ぶ。
