漢語音韻學（簡稱「音韻學」或「聲韻學」），在普通語言學里叫歷史語音學，是研究漢語史上各個時期的聲、韻、調等語音情況及其發展變化規律的學科。漢語音韻學的研究建立在隋唐時期的反切系統的基礎上，探測古漢語的發音如何以及漢語語音從古至今的發展變化規律，也就是研究漢語音韻史。
要瞭解漢語音韻，我們要先知道漢語語音的歷史發展情況和劃分時期。北京大學中國語言文學系張渭毅教授認為，漢語史分期主要依據語音和文法；應該根據語音、詞彙、文法因素不同步的原理，使三者分開，並互相協調；要注意書面語和口語的差異和特點。因此可將漢語語音的發展歷史分為四個時期：
上古音：指先秦兩漢時期的語音，以《詩經》音系為代表，通過運用系聯法，研究《詩經》里的入韻字，從而分析其音韻。研究這一時期的語音狀況的學科稱為古音學。中古音：指六朝至唐宋時期的語音，以《切韻》音系為代表，因為《切韻》代表了隋唐時期的音系，可以上推古音，下推今音。研究這一時期的語音狀況的學科稱為今音學。
近古音：指元明清時期的語音，以《中原音韻》為代表，其音系是在歸納北曲押韻的基礎上再審辨實際口語而建立起來的，已經較為接近現代普通話音系。研究《中原音韻》所反映的北方話音系，是北音學。
現代音：指現代的語音，以現代普通話音系為代表。
漢語音韻學的研究中，最注重的是中古音（隋唐）和上古音（春秋、戰國）這兩個時代。現有的古音知識是在大量的文獻材料和非文獻材料的基礎上，通過多種不同的方法研究得到的。其中，最重要的研究資料當屬古代專門的韻書、等韻圖等音韻著作。
韻書是指以分韻和注音為主要功能的工具書。這種工具書是按照音節的內部成分（聲調、韻腹和韻尾、介音、聲母）給漢字層層分類，並且用反切給漢字注音的。反切是一種較為科學的標音方法。反切是兩字配合起來切出一個漢字的讀音，分反切上字，反切下字和被切字。黃侃在《音略》中說道：「反切之理，上字定其聲理，不論其為何韻，下字定其韻律，不論其為何聲。」後文將對反切法進行詳細展開。
由於本身就帶有完備的音系框架，只要通過分析韻書的內部分類和反切用字情況，就可以瞭解到一部韻書的語音系統，包括含有多少個聲調、多少個韻、多少個聲母、一個韻內包含幾個韻母、哪些字是同音字等。重要的古代音韻著作有《廣韻》《中原音韻》等。
等韻圖是一種表現聲、韻、調的配合的語音系統圖表。而等韻學是以宋元以來產生的等韻圖作為研究對象的學科，是以特定的格式和方法來研究漢語語音的一門學問。等韻學是以「等」的觀念來分析漢語發音的原理和方法的，以圖表的形式展示漢語語音系統，並且解釋韻書中的反切的一門學問。等韻學的研究內容既包括了等韻圖的編撰，也有等韻學的原理等。
音韻學研究語音系統的內容包括三方面：
聲：①三十六字母，字母即是指聲母的代表字。三十六個字母分別代表一個聲母，這樣大致上就能夠反映出唐宋期間的聲母系統。②根據聲母的發音部位不同而進行的分類，包括「脣、舌、齒、牙、喉」五音，以及後來加的「半舌、半齒」共七音。③根據發聲時聲帶顫動與否而進行清濁的分類：如果聲帶不顫動，即為清音，反之，即是濁音。
韻：韻腹是指複韻母中開口度最大、發音最響亮的元音。韻腹前面的元音是韻頭，韻腹後面的元音或輔音是韻尾。韻部則是指韻書中韻腹和韻尾相同的字歸納形成的一大類。根據韻尾的不同可以將古韻分為陰聲韻、陽聲韻和入聲韻三類。
調：聲調分為平、上、去、入四種。對於平仄、舒促的說法，則是平即是平聲，仄是上去入三聲，舒指平上去三聲，促即入聲。
此外，還有一些間接的古音研究資料，比如：歷代韻文的押韻情況、諧聲字、假藉字；現代漢語各個分支（方言／獨立語言）的語音狀況；其他語言，主要是接受漢語古音較多的韓語、越南語、日語；古代翻譯自其他語言的文字資料，如佛經等。
漢語音韻學最重要的用途是幫助閱讀古代的文獻。通過研究音韻學，還可以給古代漢語的學習和教學帶來幫助。而且，對於歷史學、考古學、文字學、文學史、民族學、敦煌學、中亞學等學科的研究，還可以提供可靠的資料。
音韻學的研究，可以深入瞭解現代漢語語音系統；掌握語音演變規律，使語音更加規範；並且進行方言調查，從而推廣普通話。