Plusieurs observations neuropsychologiques attestent de perturbations de l'identification musicale en rapport avec des lésions de l'hémisphère cérébral dominant. Ces études sont confirmées par diverses données provenant de la psychologie expérimentale et de travaux utilisant les techniques d'imagerie fonctionnelle cérébrale. A partir de ces sources d'inférence, les auteurs proposent différentes hypothèses permettant de décrire les processus cognitifs sous-tendant l'identification musicale.