令人吃驚的是比起視覺，貓頭鷹的定位能力更多是依賴聽覺。託福閱讀裡就詳細介紹了兩個點。
首先是貓頭鷹利用雙耳不對稱性asymmetry進行聽音辨位。
貓頭鷹耳朵長在眼睛的兩邊（圖中那兩個高聳的是耳簇，不是耳朵）。
兩隻耳朵有明顯差異，比如右耳孔通常高於左耳，左耳道也明顯比右耳道寬闊，左耳還有很發達的耳鼓drumhead，雙耳最敏感的聲音頻率也不同。
這樣它不但能判斷聲音的水平方向，還能判斷聲音的垂直高低。
當一隻貓頭鷹在黑暗中搜索獵物時，它對聲音的第一個反應是轉頭，但它並不是在側耳傾聽，它轉頭的作用是使聲波Acoustic wave傳到左右耳的時間產生差異。
當這種時間差time difference增加到30微秒時，貓頭鷹即可準確分辨出聲源sound source的方位。
第二點就是貓頭鷹面部構造像放大器一樣可以收集音波。
大部分貓頭鷹是「凹臉」，就是形成以眼睛為中心的「凹凸盆地」，可以幫助其引導聲音集中到耳朵開口處，順便判斷聲音來源。
此外貓頭鷹生有一簇耳羽tuft，形成像人一樣的耳廓；碩大的頭也會令兩耳之間的距離較大，增強對聲波的解析度。臉盤上的羽毛的排布方式也很奇特，基本都是呈簇狀向外散開的樣子。
在夜晚的田野上，即便是解放雙眼的貓頭鷹，也很難完全有把握確定老鼠等獵物的位置，這時，聽力的作用便成了很好的工具。
貓頭鷹自身聽力就不弱，再加上如此「巨大」的臉盤的加成，其聽力將會更加強大。