Model psychoakustyczny – model matematyczny, mówiący, jakie informacje o dźwięku są rozpoznawalne przez ludzkie ucho, jakie natomiast nie są. Modele psychoakustyczne są podstawą między innymi kompresji dźwięku, algorytmów oceny jakości transmisji mowy, systemów automatycznie rozpoznających mowę oraz rozpoznających mówców.
Modele psychoakustyczne są szczególną grupą modeli układu słuchowego. W tej grupie wytyczne do modelowania pochodzą z pomiarów psychoakustycznych (odsłuchowych), w których słuchacze oceniają wrażenia wywołane różnymi sygnałami testowymi, prezentowanymi w określonym kontekście (np. czy słyszą ton sinusoidalny prezentowany na tle szumu). Model przetwarza sygnał w taki sposób, aby jego wyjście stanowiło predykcję ocen subiektywnych słuchaczy. Zjawiskami słuchowymi, najczęściej wykorzystywanymi przy opracowywaniu modeli psychoakustycznych, są: maskowanie dźwięków, percepcja wysokości dźwięków oraz dyskryminacja modulacji amplitudy.