Среднее ухо образовано рядом сообщающихся между собой полостей — барабанной полости, сосцевидной пещеры (антрум), ячеек сосцевидного отростка — и отделяется от наружного уха барабанной перепонкой. У новорожденных барабанная перепонка наклонена по отношению оси слухового прохода под углом 30°, который с возрастом увеличивается до 40—50°. В барабанную перепонку как бы впаяна рукоятка молоточка, а конец рукоятки соответствует наиболее глубоко расположенному месту конусообразного втяжения барабанной перепонки. Это втяжение достигает глубины 2 мм.
Передний отдел барабанной полости посредством слуховой трубы сообщается с носоглоткой, а задний — с сосцевидной пещерой.
Полость среднего уха покрыта слизистой оболочкой, распространяющейся в слуховую трубу и клетки сосцевидного отростка. Медиальная стенка барабанной полости (промонториум) является наружной стенкой костной капсулы внутреннего уха, где расположены окна лабиринта — окно преддверия и окно улитки.
В воздушной среде барабанной полости с помощью семи связок и двух мышц подвешена цепь слуховых косточек — молоточек, наковальня и стремечко. Подножная пластинка стремечка закреплена кольцевидной связкой в нише окна преддверия. Благодаря тому, что площадь подножной пластинки стремечка значительно меньше площади барабанной перепонки, а также механизму рычажного действия цепи слуховых косточек давление, вызванное звуковой волной, на уровне окна преддверия примерно в 20 раз больше, чем на барабанной перепонке.
Энергия источника звука передается через эластичную звуковую среду и вызывает соответствующую вибрацию барабанной перепонки. При этом, как уже указывалось, звуки частотой 3000 Гц проходят через наружное ухо с интенсивностью на 10—15 дБ большей, чем звуки другой частоты. Вибрация барабанной перепонки передается цепью слуховых косточек на окно преддверия.
За счет соотношения площадей барабанной перепонки, основания стремечка и механизма рычажного действия слуховых косточек в среднем ухе звук усиливается примерно на 30 дБ.
Мышцы среднего уха (мышца, натягивающая барабанную перепонку, и стременная мышца) прикреплены сухожилиями, соответственно к барабанной перепонке и головке стремечка. При действии звука, достигающего определенной интенсивности (т. е. определенной амплитуды вибрации барабанной перепонки и цепи слуховых косточек) эти мышцы рефлекторно сокращаются, что приводит к уменьшению амплитуды вибрации и соответственно к снижению давления, передаваемого через окно преддверия во внутреннее ухо.
Латентный период рефлекса мышц среднего уха длится до 10 мс, поэтому при интенсивных кратковременных звуках защитный механизм мышц среднего уха несостоятелен. Кроме того, длительное воздействие интенсивных звуков приводит к адаптации рефлекса мышц (акустический рефлекс) среднего уха, чем можно объяснить повреждающее действие длительных интенсивных звуков (шумов).
Слуховая труба в обычном состоянии не имеет просвета, что препятствует сообщению между полостями среднего уха и носоглоткой. В условиях превышения или, наоборот, уменьшения давления воздуха в полостях среднего уха по отношению к давлению окружающего воздуха просвет слуховой трубы открывается и воздушное давление выравнивается.