Il sistema fonologico dell'indoeuropeo (così come il sistema morfologico e in genere tutta la grammatica di questa lingua) è una ricostruzione frutto del confronto tra le lingue indoeuropee di attestazione più antica e, in mancanza di queste, tra le lingue moderne, ipotizzandone un'origine comune.

L'indoeuropeo è infatti l'ipotetica protolingua preistorica ricostruita che si ritiene comunemente essere l'origine delle parlate diffusesi in una consistente parte dell'Europa, dell'India e dell'altopiano iranico, nonché di alcune regioni dell'Anatolia, dell'Asia centrale e della Cina occidentale.

Vocali

Ricostruzione Mediante il confronto delle attestazioni più antiche delle lingue indoeuropee si evince innanzitutto la presenza di cinque timbri vocalici fondamentali, e della loro distinzione in brevi e lunghe:

ă ĕ ĭ ŏ ŭ — ā ē ī ō ū

Accanto a queste vocali, nella lingua madre si riscontra inoltre la presenza di una sesta vocale breve, il cosiddetto scevà o schwa (ebraico sh'va ~ š’vā ‘nulla’), che è una vocale centrale medio-alta, o vocale di timbro zero () - lo stesso timbro vocalico della e atona francese. Essa risulterebbe dalla vocalizzazione di una più antica consonante laringale in certi contesti, così come le vocali e sono le approssimanti e vocalizzate.

Lo scevà, scomparso nelle lingue indoeuropee storicamente note, è attestato indirettamente da esiti vocalici divergenti fra le lingue indoarie e le altre lingue della famiglia: in alcune parole le lingue indo-arie mostrano una breve, dove le altre lingue storiche hanno di solito una breve. Ad esempio:

sanscritogrecolatinonorrenosthitástatósstatusstaðrpitā́patḗrpaterfaðir

Alla base della divergenza va ipotizzata una vocale breve intermedia che abbia tratti vicini sia all'esito indo-ario (vocale anteriore alta) sia all'esito delle altre lingue (vocale centrale bassa). L'unico fonema che risponda a tali requisiti è una vocale centrale medio-alta, che nelle lingue indo-arie è evoluta in e nelle altre lingue in . Le forme indoeuropee alla base degli esempi sono verosimilmente le seguenti: *sth₂tós e *ph₂tḗr

Il greco però, di fronte alla relazione tra la dell'indo-ario e la delle altre lingue, mostra un esito diversificato: ora , ora , ora . Ad esempio:

grecolatinosanscritoδοτόςdatusdatàh ἔδοτοdedetadita

Se si confronta il vocalismo del greco con la forma piena della stessa radice (*deə- > dō-), che si riscontra ad esempio nel gr. δῶρον o δίδωμι, ma anche nel lat. dōnum (che ha regolarmente nella forma breve), si può dedurre che in questa radice lo scevà si avvicinasse in qualche modo alla , e che questa caratteristica sia stata conservata dal latino solo nel grado pieno, dal greco anche nel grado zero. Questo fenomeno si verifica anche in altre radici, dove però il timbro risulta piuttosto essere : è il caso ad esempio di *dʰeh₁-, che ricorre al grado zero nel gr. θετός e nel lat. facio (col regolare esito fa- di *dʰh₁-), al grado lungo nel gr. τίθημι e nel lat. fēcī. Altrove, come si è visto per la parola per ‘padre’, anche il greco presenta una . Si è allora concluso che in indoeuropeo esistessero tre tipi di scevà, con diverse «colorazioni» timbriche.

Dalle vocali fondamentali l'indoeuropeo formava dittonghi brevi (*ăi *ĕi *ŏi, *ău *ĕu *ŏu) e dittonghi lunghi (con la prima vocale a grado allungato), questi ultimi derivanti da contrazioni, specie nelle desinenze di nomi e aggettivi.

Esiti Il vocalismo indoeuropeo ha esiti disparati nelle principali sottofamiglie. Di seguito si elencano i casi fondamentali. Il greco antico mantenne pressoché intatto il sistema vocalico indoeuropeo, con alcune innovazioni, che si innescarono al momento del passaggio dal greco dell'età del bronzo (attestato dal miceneo delle tavolette in lineare B, che però mostrano sparse tracce di forme dorizzanti) ai dialetti più tardi. Mentre in dialetto dorico le vocali e i dittonghi si conservano immutati (e così anche nei dialetti nord-occidentali), in dialetto ionico e in dialetto attico si è avuto un innalzamento di in . L'innovazione era già in atto nella Ionia microasiatica poco dopo il 1000 a.C.: ce lo attesta la resa Mēdoi del nome iranico dei Medi (Māda), con cui gli Ioni, stanziatisi in Asia minore in seguito al rimescolamento di etnie che pose fine alla civiltà micenea, ebbero i primi contatti indiretti intorno a quel periodo. Il dialetto attico conservò l' indeuropea dopo i suoni , , . Il dialetto arcado-cipriota, discendente diretto del dialetto di Micene, chiude in le ŏ finali (a-pu, invece di ἀπό). Ulteriori mutamenti si verificano nei dittonghi ei e ou, che ricadono molto per tempo in chiusa e chiusa (poi ). In ario si ebbe una forte semplificazione del sistema vocalico, dato che le e vocali di timbro e confluirono in , dando luogo a un sistema trivocalico, mentre i dittonghi, ridotti ad ăi e ău, si monottongavano in e e i dittonghi lunghi āi e āu si abbreviavano in e . Il germanico attesta la fusione di ŏ e ă in ă, e di ā e ō in ō (che in alto tedesco antico diventa uo). All'interno di questo sistema, il gotico attua un'ulteriore convergenza fra ĕ ed i. Quanto allo slavo, anche qui vi fu convergenza dei timbri a e o, ma con distribuzione invertita rispetto al germanico: ă e ŏ confluirono in ŏ, ā e ō in ā; i e u brevi si mutarono in vocali ultrabrevi (trascritte ĭ e ŭ), mentre ī e ū divennero i e j (ma in lituano, lingua baltica, a e o evolvono in a, ed ā e ō in ō e wo). Una situazione a parte si ha nel celtico, dove il sistema vocalico mostra una diffusa chiusura di in (es. gallico rīx ‘re’ dove il latino ha rēx e il sanscrito rā́ja, da un indoeuropeo *h₃rēǵs) e una generale alterazione del contesto originario, a causa dell'accento dinamico sulla prima sillaba, che è innovazione delle lingue celtiche, germaniche e italiche. In latino il sistema delle vocali lunghe resta inalterato, mentre le vocali brevi subiscono mutazioni o scompaiono se all'interno di parola, a causa dell'accento dinamico sulla prima sillaba che caratterizzava la lingua di Roma agli albori della civiltà italica laziale. In generale tutte le vocali brevi in sillaba aperta interna tendono al timbro (ad es. *incape > incipe; *Sicelia > Sicilia; *Sardonia > Sardinia; caputalem > capitalem); il mutamento è interrotto alla fase ( se in partenza la vocale era posteriore) quando segue una (*repario > reperio; memoria), come anche in sillaba chiusa (*incaptos > inceptus). Inoltre diventa davanti a e ai gruppi la lo lu (l velare), e dopo , per poi chiudersi in in determinati contesti; si chiude in , davanti ai gruppi ng e nc (anche nqu), che provocano pure la chiusura di in . Nella tarda repubblica, inoltre, passa a davanti a . Le vocali ed brevi pre-consonantiche finali si chiudono rispettivamente in e in .

Sempre secondo la teoria di Villar la differenziazione o confusione delle vocali /a/ e /o/ etimologicamente connesse è tratto caratteristico di ciascuna lingua in seguito all'introduzione di un timbro /a/.

Semivocali e sonanti Per l'indoeuropeo sono diffusamente attestate le semivocali , palatale (come la i di "ieri") e , labiovelare (come la u di "uovo").

Nelle lingue indoeuropee si rinvengono tracce e sopravvivenze delle cosiddette sonanti nei nuclei sillabici consonantici.

sonantiNasaliliquidebilabialedentalevibrante apicalelateralem̥ n̥ r̥ l̥

Tali suoni si riscontrano in tedesco (la l di Apfel), in serbo, croato e sloveno (la r in Trst) e in ceco (la r di Brno). A differenza di quanto accade in molte lingue moderne, l'indoeuropeo conosceva sonanti anche in posizione prevocalica.

Ecco qui di seguito alcuni esempi di parole indoeuropee caratterizzate dalla presenza delle sonanti (esse potevano essere sia brevi che lunghe):

+esempibrevilunghe*ḱr̥d ‘cuore’greco καρδία; latino cor; gotico hairto;*gʷr̥Htós ‘grato’sanscrito gūrtá-; gallese brawd ‘giudizio’; latino grātus (osco brātom);*wĺ̥kʷos ‘lupo’sanscrito vṛkaḥ; gotico wulfs; slavo antico vlĭkŭ;*h₂wĺ̥h₁neh₂ ‘lana’sanscrito ū́rṇā; russo vólna; latino lāna.*tn̥h₂wús ‘sottile, teso, tenue’sanscrito tanú-; antico inglese þynne; latino tenuis;*ǵn̥h₁tós ‘nato’sanscrito jātá-; latino (g)nātus; gotico -kunds*sm̥-h₁-o- ‘uno, qualcuno’sanscrito sama-; greco οὐδ-αμός ‘nessuno’ (lett. ‘non uno’); gotico sums (ma cfr. inglese some);

Talora l'alternanza fra il gruppo -én- e la sonante lunga -n̥- aveva valore distintivo sul piano morfologico: si confrontino ad esempio il nominativo *h₂énh₂ts ‘anatra’ (cfr. latino anas), il genitivo e l'ablativo *h₂n̥h₂tés.

Consonanti Il sistema consonantico dell'indoeuropeo tardo è estremamente articolato; nel complesso è così costituito:

 fricativeocclusivealveolarilaringalibilabialidentalivelaripalatovelarilabiovelarisordeḱ sonore-ǵ sonore aspirate ǵʰ

Trattate precedentemente le sonanti, i suoni che compongono il sistema consonantico in ordine decrescente di sonorità, dalle realizzazioni consonantiche delle sonanti fino alle occlusive, presentano alcuni problemi degni di trattazione: la questione delle laringali, il problema delle occlusive sorde aspirate, la teoria delle occlusive glottidalizzate.

Fricative Le consonanti fricative nella lingua madre sono minoritarie. In base alle testimonianze concrete e a fondate ragioni, è verosimile che la lingua madre non dovesse avere altro che due fricative: la sibilante sorda (con la variante in distribuzione complementare ) la laringale .

Laringali L'unica fricativa che inizialmente gli studiosi ascrivevano all'indoeuropeo era la sibilante , con la sua variante sonora (es. *suHnús ‘figlio’, *mizdʰós ‘paga, salario’). Tuttavia, nel 1927 la decifrazione della lingua ittita cuneiforme rivelò con grande sorpresa degli studiosi un'ulteriore lingua indoeuropea e inoltre (fatto che suscitò una sorpresa ancora maggiore) questa lingua possedeva una fricativa laringale in parole che in altre lingue imparentate mostravano una semplice vocale: es. hanza ‘davanti’, rispetto al latino ante; ḫaštāi ‘osso’, rispetto al latino os; radice pahš- ‘proteggere (nutrire)’, rispetto al latino pāscō.

L'idea dell'esistenza nell'indoeuropeo di suoni laringali era stata avanzata da Ferdinand de Saussure, che aveva proposto di ridurre da cinque a una le vocali dell'indoeuropeo originario, che avrebbe posseduto la sola e: i ed u sarebbero derivate da dittonghi ei, eu per apofonia a ed o sarebbero venute fuori dalla fusione della e con quelli che venivano designati come «coefficienti sonantici» A e O, che più tardi si ribattezzarono laringali.

La teoria dello studioso francese era stata considerata per lungo tempo pura speculazione: l'ittita compariva d'improvviso a darle corpo. Le teorie delle laringali fiorirono nella prima metà del Novecento: il linguista polacco Jerzy Kuryłowicz postulò l'esistenza di tre laringali h₁, h₂, h₃, portate poi a quattro. André Martinet arrivò a identificarne dieci tra labializzate (con un elemento labiovelare w), sonore, sorde, velari, faringali e glottidali (colpo di glottide, in particolare). Il linguista spagnolo Adrados per spiegare coerentemente tutte le evoluzioni fonetiche ne postulava sei.

Ma la testimonianza dell'ittita conferma solo la presenza di un'unica laringale: /h/. L'indoeuropeo possiede un'ampia serie di consonanti occlusive aspirate, e da un punto di vista di tipologie linguistiche ricorrenti, gli idiomi che hanno serie di occlusive aspirate hanno anche la h (un caso esemplare, il greco antico). Sempre da un punto di vista tipologico, non sono rilevate sulla faccia della terra molte lingue con dieci laringali.