Karena burung hantu lebih aktif di malam hari, dia memiliki perkembangan pendengaran yang sangat bagus. Telinganya terletak di samping kepala. Di belakang mata dan tertutup oleh bulu dari mukanya. Bentuk telinga burung hantu sendiri tergantung spesiesnya. Pada spesies tertentu, telinga yang kita lihat ternyata hanyalah sejumput bulu, bukan telinga yang sebenarnya.

Jarak pendengaran burung hantu tidaklah sebaik manusia, tetapi pendengarannya lebih halus dan tajam pada frekuensi tertentu yang memungkinkan dia mendengar mangsa mereka yang bergerak pelan di atas tanah atau dedaunan. Ketika suara berisik terdengar, burung hantu mampu memperkirakan arah datangnya suara berisik tersebut walaupun penglihatannya cukup buruk dengan cara merasakan perbedaan waktu bunyi yang diterima oleh telinga kanan dan telinga kiri. Contohnya jika bunyi mangsanya berasal dari sisi kiri, maka dia akan terbang ke arah kiri karena telinga kiri menerima bunyi terlebih dahulu. Setelah itu burung hantu akan merasakan arah sudut terbang yang pas apabila kedua telinganya telah mendengar bunyi secara bersamaan. Burung hantu sendiri dapat merasakan perbedaan waktu bunyi yang datang tersebut hingga ketelitian 0.00003 detik!

Penerjemahan sinyal bunyi yang berasal kanan, kiri, bawah, dan atas tersebut terkombinasi secara cepat di otak burung hantu sehingga menciptakan gambaran visual tentang lingkungan sesungguhnya dari sumber suara. Penelitian tentang otak burung hantu telah mengungkapkan bahwa medulla(bagian otak yang berasosiasi dengan pendengaran) burung hantu lebih kompleks daripada burung lain. Burung hantu yang tinggal di peternakan misalnya, dia memiliki minimal 95,000 neuron, jumlah tersebut 3 kali lebih banyak daripada neuron yang dimiliki oleh seekor sapi.
Setelah menemukan arah yang pas dari mangsanya, kepala burung hantu akan tetap segaris dengan arah suara terakhir yang didengarnya. Jika mangsanya bergerak dia dapat dengan cepat dapat membetulkan arah. Ketika jarak dengan mangsanya sudah berkisar 60 cm dia akan mengacungkan kakinya yang memiliki cakar-cakar tajam ke depan kepala dan akhirnya brakkkk... Mangsanya pun akhirnya tertangkap