Řeč je jedním z nejsložitějších procesů probíhajících v lidském těle. Řeč, mluvení i chápání jsou koordinovány mozkem. V mozkové kůře jsou oblasti zvané řečová centra, kde jsou slova rozluštěna a signály a instrukce jsou odeslány do mnoha svalů v plicích, hrdle a ústech, které se podílejí na tvorbě řeči. Celý dýchací systém a všechny svalové struktury od břicha až po nos mají nějakou roli v tvorbě řeči, ale nejdůležitějšími jsou hrtan, jazyk, rty a měkké patro.
Hrtan je hlasovou schránkou těla. Jsou v něm hlasivky, které svým chvěním tvoří řeč. Proto je hrtan velmi choulostivým orgánem.
Kromě toho má hrtan ochrannou funkci – jako chlopeň chrání vstup do dýchacích cest a tím do plic. Když jíme nebo pijeme, hrtan se pevně uzavře a umožní potravě nebo tekutinám klouzat hladce dolů jícnem až do žaludku. Když se potřebujeme nadechnout nebo vydechnout, je hrtan otevřený.
Hrtan je uložen přibližně ve střední části krku nad průdušnicí. Z ústní dutiny není přímým pohledem dosažitelný. Stěna hrtanu je vyztužena hrtanovými chrupavkami. Vchod do hrtanu uzavírá záklopka hrtanová (epiglotis). Činnost hrtanové záklopky je automaticky kontrolována mozkem. Když ale tato kontrola selže, tekutina nebo kousek potravy se dostane do dýchacích cest. Ochranou proti průniku cizího tělesa (potravy) do dolních dýchacích cest je kašlací reflex.
Úsek hrtanu vytvářející hlas se nazývá hlasivky (glotis). Tento úsek je tvořen dvěma hlasovými řasami, mezi nimiž je hlasová štěrbina. Hlasivky fungují podobně jako dechový nástroj klarinet. Když hudebník fouká vzduch do píšťaly, tenké dřevo nebo umělá hmota kmitá, a tím tvoří základní zvuk, který je pak upraven trubicí a otvory nástroje. Stejně kmitají hlasivky: když někdo užívá hlasové ústrojí (vokalizuje), jsou vytvořené zvuky upraveny nosem a ústy.
Hlasové řasy jsou tvořeny dvěma tenkými vazy, které se otevírají a zavírají, když jimi proudí vzduch. Jejich zadní konec je spojen s párem pohyblivých hlasivkových chrupavek zvaných arytenoidní chrupavky, přední konec je pevně ukotven ve štítné chrupavce, která je částí Adamova jablka (hrtanový výčnělek, lidově zvaný ohryzek). Hlasivkové chrupavky mění polohu, což se projeví změnou velikosti hlasové štěrbiny. Během polykání je hlasová štěrbina zcela uzavřená. Během řeči se zúží hlasová štěrbina a vzduch z plic je vypuzen přes hlasivky směrem ven, čímž nastane vibrace hlasivek. Tento proces se nazývá fonace. Hlasitost hlasu je kontrolována silou, se kterou je vzduch vypuzen, a výška zvuku délkou a napětím hlasivek. Přirozená hloubka a zabarvení hlasu je způsobena tvarem a velikostí hrdla, nosu a úst: proto muži, kteří mají většinou širší hrtan a dlouhé, slabé hlasivky, mívají hlubší hlas než ženy, které mají obvykle menší hrtan než muži.
Ústa se přímo podílí na řeči, protože pomáhají tvarovat zvuky vycházející z hlasové schránky – hrtanu.Tvorba některých zvuků, například souhlásek K nebo T, vyžaduje, aby proud vzduchu přicházející z hrtanu byl ostře přerušen jazykem a patrem, zatímco samohlásky jako je A nebo E nepotřebují toto přerušení, ale určitou polohu jazyka a zubů. Každý zvuk v jakémkoliv jazyce je určen mírně odlišnými pohyby rtů, jazyka a zubů. Schopnost hluchých lidí odezírat ze rtů je důkazem role úst při tvorbě řeči.
Na přeměně jednoduchých zvuků tvořených hlasivkami na srozumitelná slova se účastní rty, jazyk, měkké patro a prostory umožňující rezonanci. Mezi rezonanční prostory patří celá ústní a nosní dutina, hltan (část hrdla mezi ústní dutinou a jícnem), v menší míře se uplatní též hrudní dutina. Koordinace všech struktur podílejících se na tvorbě řeči je dosaženo řízením činnosti mnoha drobných svalů, které velmi úzce a neuvěřitelně rychle spolupracují.
Řeč je tvořena samohláskami a souhláskami. Samohlásky jsou plné zvuky vytvořené fonací. Odlišná rezonance prostoru v ústech a dýchacích cestách je odpovědná za individuální odchylky hlasu. Například u tzv.nosovek (nosních zvuků), například M, N a NG, závisí jejich správná vokalizace na volné rezonanci v nosní dutině. Zkuste stisknout váš nos, když něco říkáte; zjistíte, jak vzduchový prostor nosu dává naší řeči plnost a čistotu.
Různí lidé mají různé tvary nosu, úst a hrudníku, a proto mají i různě znějící hlasy. Lebka také rezonuje; když mluvíme, zachycujeme svoji vlastní řeč zčásti přenosem zvuku rezonujícími lebečními kostmi, zčásti ušima. To nám zajistí nejen zásadní zpětnovazebnou kontrolu toho, co říkáme, ale také to vysvětluje, proč jsou naše hlasy tak podivné, když je přehráváme z magnetofonového záznamu – zde slyšíme pouze zvuky, které byly přeneseny vzduchem.
Centra pro řeč a s ní spojené funkce jsou obvykle soustředěny v jedné mozkové hemisféře. U praváků to je obvykle v levé hemisféře a u leváků naopak. Řečové centrum je rozděleno na motorické centrum řeči, které řídí činnost svalů úst a hrdla, a senzorické centrum řeči, které tlumočí signály přicházející do mozku z ústrojí sluchu prostřednictvím nervů. Blízko řečového centra je sluchové centrum, abychom pochopili, co ostatní kolem nás říkají, a zrakové centrum, zajišťující porozumění psanému slovu.
Mluvení je velmi složitá činnost. První věcí, která se stane, když slyšíme mluvící osobu, je, že sluchové centrum v mozkové kůře rozpozná směsici přicházejících zvukových signálů z uší. Senzorické centrum řeči dekóduje slova tak, aby ostatní zúčastněné části mozku pak mohly pochopit význam slov a zformulovat odpověď. Jakmile je vymyšlena odpověď, motorické korové centrum řeči a mozkový kmen zahájí operaci. Mozkový kmen kontroluje jak dýchací svaly, které roztahují hrudník a tím umožní nafouknutí plíce, tak i břišní svaly, které zajistí tlak přicházejícího i odcházejícího vzduchu. Jakmile je vzduch vypuzen z plic, motorická řečová centra vyšlou signál hlasivkám, aby se plynule pohybovaly v proudu vzduchu procházejícího hrtanem. To způsobí vibraci hlasivek a vytvoření jednoduchého zvuku.
Velikost tlaku, resp. rychlosti proudu vzduchu v hrtanu ovlivňuje hlasitost zvuku. Během šeptání jsou hlasivky daleko od sebe, takže vlastně nevibrují, protože vzduch proudí mezi nimi, spíše fungují jako třecí plochy.
Z větší části je formování slov prováděno pohyby rtů, jazyka a měkkého patra pod kontrolou mozkové kůry.