这是一个好问题。因为之前对此我也有些困惑，所以专门查过一些相关资料[1]，希望能帮到你。
无论是来自于实验结果，还是人类的实际经验，都可以得出一个很简单的结论——即神经系统通过对比同一个音源到达两耳之间的时间差（Interaural Time Difference，简称 ITD）以及强度差（Interaural Intensity Difference，简称 IID），就可以判断出声源在水平方向上的位置。
对人耳空间定位（包括水平定位以及竖直定位）更细致的研究表明：
但无论是竖直方向上的声源，还是正前方与正后方声源，都具备同一个特征——即 无法提供双耳差线索 。这样的声源是如何被人耳定位的？
一方面，由于人体的构造原理，被人耳所能接受到的声音会受到耳廓，肩部以及头部构造的影响——一部分声音在传播过程中，遇到人体阻挡时会发生衍射、散射，并与直达耳道的声音在耳道口的位置发生干涉，从而影响到进入人耳的声音频谱；
另一方面，录音师 @阚欧礼 老师也曾提到过，人耳在判断声源位置时会无意识地扭动头部——而这一过程会造成一定的双耳差线索（例如当声源在正前方时，向左轻微扭动头部，则右耳会离声源更近，左右耳之间形成一定的 ITD 与 IID），从而帮助人耳进行声源定位。
换句话说，此时之所以能够定位，是来自于神经系统对单耳接收到的声音进行特征分析和识别从而得出的结论。其中甚至会包括来自于联想和以往经验的要素在起作用，故实际过程非常复杂。
但是在研究过程中，科学家发现一种动物的听觉定位系统很有意思，该动物就是仓鸮。仓鸮的两只耳朵并不在同一个高度上，而是左耳朝下，右耳朝上。在捕捉猎物时，通过 ITD 来判断声源水平位置，通过 IID 来判断声源竖直位置。NASA 有本书[2]中对此现象的推测是：仓鸮之所以进化出了这样的耳朵是因为他们的食物在半空中，而人类的耳朵始终保持在一个水平面上的原因则是因为人类的猎物/威胁则一直呆在地面上。(那如果未来人类能够长久居住在太空中，是不是女孩子们都可以进化成猫儿娘呢？ XD)
[1]【虚拟听觉空间实现中与头相关传递函数的特征分析和高效建模】
[2] http:// citeseerx.ist.psu.edu/v iewdoc/download?doi=10.1.1.20.8443&rep=rep1&type=pdf
