Počátky využívání matematických postupů pro popis fonetických jevů nebo analýzu dat zejména v experimentální fonetice sahají až do 18. století (např. „mluvící stroj“ W. von Kempelena (✍von Kempelen, 1791) či analyzační postupy J. B. J. Fouriera (✍Bracewell, 2000)), avšak rozmachu doznávají teprve na počátku století dvacátého. Okouzlení novými možnostmi instrumentálního měření spolu s doklady o nevyhnutelné subjektivnosti lidských vjemů v té době vedly ke vzniku trendů odvádějících fonetiku někdy až za hranice humanitních vědních oborů. Tyto projevy však byly menšinové a i významní proponenti kvantitativních přístupů (např. abbé J.‑P. Rousselot n. u nás J. Chlumský) vždy zdůrazňovali nutnost podřizovat tyto metody jasně definovaným jazykovědným cílům. Také na 1. mezinárodním kongresu lingvistů v Haagu v r. 1928 zazněly z úst významného filologa A. W. de Groota výzvy k podřízení studia akustických a fyziologických jevů problematice lingvistické (✍de Groot, 1928). De Groot se účastnil i příprav 1. kongresu fonetických věd v r. 1932 v Amsterodamu, kde bylo kromě zahajovací přednášky N. S. Trubeckého prezentováno i zásadní programové prohlášení fonetika a lékaře E. Zwirnera, který později s matematikem K. Zwirnerem navrhl metodiku zahrnující komputační metody, kognitivně psychologický aparát a lingvistickou náplň zkoumání. Tento eklektický přístup měl nést název fonometrie, ovšem svými požadavky zjevně předběhl dobu (✍Zwirner, 1933; ✍Zwirner & Zwirner, 1936). Fonetika však už od 50. let 20. stol. hojně využívala možností modelování vokálního traktu nebo aproximace akustických jevů matematickým aparátem.

V posledních desetiletích jsou ve fonetice navíc využívány zejména metody statistické, které lze dále dělit na metody deskriptivní, inferenční a exploratorní. Metody deskriptivní se týkají zobrazování dat v přehledových tabulkách, grafech n. komprese dat např. formou průměrů a ukazatelů rozptylu. Metody inferenční patří do oblasti testování hypotéz experimentem a poskytují možnost ověřit riziko zobecnění výsledků na situace, které přímo zkoumány nebyly (✍Volín, 2007). Jejich výstupem je vyčíslení tzv. statistické významnosti, tedy jakéhosi indexu zobecnitelnosti nálezu. Exploratorní metody jsou komputačně nejsložitější a nabízejí možnost odhalovat vztahy v datových souborech i bez jednoznačné apriorní hypotézy (sem patří např. shluková analýza, faktorová analýza, modelování strukturními rovnicemi apod.).

Výše uvedené metody jsou nezastupitelné např. v programu hnutí Laboratorní fonologie, jehož počátky jsou spojeny s 1. konferencí LabPhon pořádanou ve Spojených státech v roce 1987. Hnutí spojuje badatele různých metodických platforem (např. ↗teorie optimality, ↗generativní fonologie, ↗konstrukční gramatika), kteří ověřují hypotézy o fonologických pravidlech a fonologických procesech pomocí experimentů (✍Beckman(ová) & Kingston, 1990; ✍Pierrehumbert(ová) & Beckman(ová) ad., 2000). Konference se od r. 1987 pořádají každé dva roky a program hnutí je průběžně aktualizován mimo jiné i ve vlastní publikační řadě Asociace laboratorní fonologie, původně pod názvem Papers in Laboratory Phonology, od r. 2008 pouze Laboratory Phonology.

V r. 1986 byl ve Spojených státech představen jiný významný návrh, který usiluje o řešení diskrepancí mezi fonetikou a fonologií a využívá komputačních postupů (✍Browman(ová) & Goldstein, 1986). Pro nový přístup zavádí název artikulační fonologie a za základní prvek popisu navrhuje pro obě disciplíny artikulační úkon, tj. minimální, reálně pozorovatelný, avšak diskrétní pohyb artikulátorů. Promluva je pak reprezentována úkonovým schématem, které může být více (pro fonetiku) n. méně (pro fonologii) podrobné. Toto úkonové schéma má svůj odraz jak v produkci řeči, tak v její percepci, pomáhá vysvětlit zvukový plán jazyka v procesech diachronních i synchronních a sjednocuje to, co k sobě přirozeně patří: jazykový systém a objektivní fyziologické a akustické podmínky, které ovlivňují jeho vznik, vývoj i fungování (✍Browman(ová) & Goldstein, 1992). Pro případné konkretizace úkonového schématu se používá modelování dynamickými rovnicemi. Složité komputační postupy se dále využívají v aplikované fonetice pro parametrickou syntézu nebo automatické rozpoznávání řeči.