Au Moyen Âge, l'acoustique a continué d'évoluer avec l'apparition de nouvelles techniques de construction architecturale. Les cathédrales gothiques, en particulier, nécessitaient une attention particulière à la résonance et à la diffusion sonore pour permettre une meilleure diffusion de la musique liturgique. C'est pendant cette période que des concepts tels que la réverbération et la clarté sonore ont commencé à être pris en compte dans la conception des bâtiments.

À la Renaissance, l'intérêt pour la science et la musique a conduit à de nouvelles avancées dans le domaine de l'acoustique. Au milieu du XVI^e s., Zarlino, revisant les  calculs des Pythagoriciens, en tire le principe d'une nouvelle théorie de la gamme. Son contemporain, Salinas, se livre à des études analogues. Galilée, Kircher et Mersenne  s'intéressent aux propriétés des sons et des instruments de musique dont la facture progresse selon les besoins de l'art, par des méthodes empiriques. Galilée est l'un des premiers à mesurer les vibrations des cordes et à comprendre leur lien avec les fréquences sonores. Mersenne, quant à lui, étudie les harmoniques et les rapports entre les fréquences des sons, et contribue ainsi à la compréhension des phénomènes harmoniques.

Au XVII^e siècle, l'invention du microscope et du télescope permet aux scientifiques de mieux observer les phénomènes physiques, et parmi eux ceux liés au son. Robert Hooke étudie notamment les vibrations des membranes et des cordes, tandis que Christiaan Huygens développe une théorie des ondes qui explique comment le son se propageait dans l'air.

Au XVIII^e siècle, d'Alembert développe des équations qui décrivaient la propagation des ondes sonores, tandis que Leonhard Euler étudie la réflexion et la réfraction des ondes sonores. Ces travaux vont permettre de mieux comprendre les phénomènes de résonance et de diffraction. Joseph Sauveur introduit le terme acoustique et étudie les phénomènes comme les harmoniques. Avec Sauveur commence ausi la spécialisation d'une lignée de physiciens dans le domaine de l'acoustique. Sur ses pas, D. Bernoulli s'engage dans l'étude des sons harmoniques. Biot attache son nom aux premières expériences décisives sur le propagation du son.

Au début du XIX^e siècle, la théorie de la décomposition des fonctions périodiques en séries de sinus et de cosinus (séries de Fourier) fournit l'outil mathématique fondamental pour analyser n'importe quel son complexe comme une somme de sons simples.  Chladni, dont le traité d'acoustique fait sensation en 1809, démontre entre autres, par les plaques dont il était l'inventeur, l'existence des lignes nodales. L'acoustique progresse aussi grâce à l'application de la thermodynamique et de l'électromagnétisme. Prony, puis Delezenne s'attachent au calcul des intervalles et aux logarithmes acoustiques. Cagniard-Latour imagine la sirène qui porte son nom et qui permet de dénombrer exactement le nombre des vibrations. Lissajous fait servir à la même étude les moyens optique.  William Thomson (Lord Kelvin) développe des théories sur la propagation des ondes sonores dans les fluides. Ces travaux permettent de mieux comprendre les phénomènes de réverbération et de diffraction, qui jouent un rôle crucial dans la propagation du son.

Félix Savart s'occupe d'acoustique physiologique et des applications des découvertes scientifiques à la construction des instruments. C'est en 1863 que parait le célèbre traité de Helmholtz, embrassant tout l'ensemble des recherches physiques et physiologiques qui concernent le son, et dans lequel il propose des théories nouvelles de l'audition, du timbre et des sons résultants. En Angleterre, le manuel de Tyndall, Sound, paraît en 1867. Plus tard, les travaux de Cornu, Mercadier, Gandillot, en France, Ellis, en Angleterre, Preyer, Abraham, Hornbostel, en Allemagne, vont porter principalement sur la théorie des gammes, ceux de Stumpf, sur l'acoustique physiologique, ceux de G. Sizes, sur la résonance et les sons harmoniques. (Michel Brenet).

Au tournant du XX^e siècle, la recherche sur l'acoustique se concentre principalement sur les propriétés des sons et leur comportement dans différents environnements. Au début des années 1900, des physiciens comme Lord Rayleigh publient des travaux fondamentaux sur la propagation du son dans l'air, ce qui constitue une base pour la compréhension des phénomènes acoustiques.  Les progrès en optique et en électronique au cours des premières décennies du siècle permettent également de mieux comprendre la nature des ondes sonores et de développer des instruments de mesure plus précis.

Dans les années 1920, l'introduction des microphones électrostatiques et dynamiques marque un tournant majeur dans la captation et la reproduction des sons. Ces innovations ouvrent la voie à des applications pratiques dans les studios d'enregistrement, où des ingénieurs comme Alan Blumlein commencent à concevoir des systèmes stéréophoniques. La nécessité de réduire le bruit des machines et des premières automobiles donne naissance à l'acoustique architecturale et à l'ingénierie du contrôle du bruit. Wallace Sabine pose les bases de l'acoustique des salles avec sa formule sur le temps de réverbération. L'objectif de créer des espaces où les performances musicales peuvent être appréciées dans leurs meilleures conditions.

Les années 1930 et 1940 voient l'apparition de nouvelles technologies comme la bande magnétique, qui permet d'enregistrer et de manipuler les sons de manière plus flexible. Cela favorise le développement de techniques de traitement du signal et de synthèse sonore, notamment grâce aux travaux de chercheurs comme John Wilder Tukey et Harry F. Olson. Ces avancées jouent un rôle décisif dans la naissance de la musique électronique et expérimentale.

Après la Seconde Guerre mondiale, la recherche en acoustique continue de progresser, avec des contributions majeures venant de divers domaines, notamment l'informatique et l'ingénierie. L'invention de l'amplificateur transistorisé dans les années 1950 révolutionne encore une fois la production et la diffusion des sons, rendant les équipements de sonorisation plus légers et plus fiables. Cette période voit l'émergence de l'acoustique sous-marine (sonar), de l'échographie médicale et de l'acoustique musicale électronique. 

Dans les années 1960 et 1970, l'essor de la musique populaire et des festivals de masse suscite des intérêts croissants pour l'amélioration des systèmes de sonorisation extérieure. Des ingénieurs comme Don Keele et Paul Klipsch font des percées importantes dans la conception de haut-parleurs, tandis que des concepts comme le surround sound et le Dolby noise reduction sont introduits pour améliorer la qualité sonore dans les environnements domestiques.

Les années 1980 et 1990 marquent une période de transition vers l'informatique et les technologies numériques, avec l'apparition de systèmes de traitement numérique du signal (DSP) et de formats de stockage audio numériques comme le compact disc (CD). Ces innovations permettent non seulement une meilleure précision dans la reproduction des sons, mais aussi une gamme d'applications nouvelles, de la musique électronique à la manipulation avancée des sons dans les films et jeux vidéo. L'avènement de l'informatique et du traitement numérique du signal (TNS) révolutionne une fois de plus le domaine, permettant l'analyse, la synthèse et la modification des sons avec une précision inégalée.

Aujourd'hui, l'acoustique continue de se développer avec l'intégration croissante de l'intelligence artificielle et des algorithmes perfectionnés pour analyser et modéliser les sons dans des contextes variés. Cela concerne, par exemple, la reconnaissance vocale et le traitement du signal, avec le développement d'assistants vocaux et d'algorithmes de séparation de sources sonores, ou encore la spatialisation audio (3D Sound). Les chercheurs s'intéressent également de plus en plus aux aspects subjectifs de l'expérience auditive, et cherchent à comprendre comment différentes qualités perçues du son influencent notre perception globale de la musique et des environnements sonores (création d'expériences sonores immersives pour le cinéma, la réalité virtuelle et les jeux vidéo, avec des technologies  comme Dolby Atmos ou Auro-3D).  Parallèlement, les préoccupations environnementales et de santé publique (stress, troubles du sommeil, maladies cardiovasculaires) conduisent à des recherches  sur l'utilisation de systèmes électroniques générant un son "anti-bruit" pour annuler un bruit indésirable (casques anti-bruit, silencieux de voiture),  ou à des recherches sur les effets des bruits urbains et industriels, ainsi qu'à des solutions pour améliorer l'isolation acoustique dans les bâtiments et les espaces publics.