Естественнонаучной психофизиологической основой логопедии является учение о закономерностях формирования условно-рефлекторных связей, учение П. К. Анохина о функциональных системах, учение о динамической локализации психических функций (И. М. Сеченов, И. П. Павлов, А. Р. Лурия) и современное нейропсихологическое учение о речевой деятельности.

Слово является сигналом особого свойства, средством обобщения, абстрагирования. Учет сложных нейрофизиологических механизмов речевой деятельности позволяет более эффективно строить логопедическую работу по коррекции нарушений речи, по компенсации нарушенных речевых и неречевых функций.

Логопедия использует знания общей анатомии и физиологии, нейрофизиологии о механизмах речи, мозговой организации речевого процесса, о строении и функционировании анализаторов, принимающих участие в речевой деятельности.

Для понимания механизмов речевых нарушений и выявления закономерностей коррекционного процесса важными являются знания о динамической локализации высших психических функций, о мозговой организации речи.

Речь является сложной функциональной системой, в основе которой лежит использование знаковой системы языка в процессе общения. Сложнейшая система языка является продуктом длительного общественно-исторического развития и усваивается ребенком в сравнительно короткое время.

Речевая функциональная система основывается на деятельности многих мозговых структур головного мозга, каждая из которых выполняет специфически определенную операцию речевой деятельности.

А. Р. Лурия выделяет 3 функциональных блока в деятельности мозга.

Первый блок включает подкорковые образования (образования верхнего ствола и лимбической области). Он обеспечивает нормальный тонус коры и ее бодрствование состояние.

Второй блок включает кору задних отделов больших полушарий, осуществляет прием, переработку и хранение чувственной информации, получаемой из внешнего мира, является основным аппаратом мозга, осуществляющим познавательные (гностические) процессы.