การประมวลผลคำพูด (อังกฤษ: speech processing) เป็นการศึกษาสัญญาณเสียงพูด และ วิธีในการประมวลผลสัญญาณประเภทนี้การประมวลผลสัญญาณเสียงพูดในปัจจุบัน จะอยู่ในรูปของสัญญาณดิจิทัล โดยสาขานี้มีเนื้อหาร่วมระหว่างการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลกับการประมวลภาษาธรรมชาติ กล่าวคือมีการประมวลผลทั้งสองส่วน ทั้งตัวสัญญาณเสียง (พาหะนำสาร) และภาษา (สาร)การประมวลผลคำพูด อาจแบ่งเป็นหัวข้อย่อยได้ดังนี้