A preverbális korszakban a percepció fejlődését tudjuk nyomon követni akár megfigyeléses módszerrel, akár képalkotó eljárásos MEG (mágneses enkefalográf) vizsgálatokkal. A születéstől fogva két nyelvvel fejlődő csecsemők olyan sajátos nyelvi környezetben nevelkednek, amely megköveteli tőlük a két nyelv hangjainak megkülönböztetését, és ez mozgósítja a csecsemők prefrontális agyi területeinek a hangok észleléséért felelős halántéklebenyi agyi régióit. Ennek köszönhetően a korai kétnyelvűek a magasabb rendű végrehajtó funkciók és a kognitív kontrol agyi területeit aktiválják az alapvetően szenzoros beszédhanginformációk feldolgozásához (Bialystok, 2015). Néhány hónapos csecsemőknél is kimutatható már az a képesség, amelynek köszönhetően meg tudják különböztetni a két nyelv hangjait egymástól. Míg a 3-4 hónapos egynyelvű csecsemőknél csökken a cumizás intenzitása akkor, ha számukra ismeretlen nyelven beszélnek hozzájuk, a kétnyelvű csecsemők, különösen azok, akik már a méhen belüli életükben is két nyelv környezetében fejlődtek, fenntartják az érdeklődésüket mindkét nyelv iránt (Byers-Heinlein et al., 2010). Ismerik mindkét nyelv szupraszegmentális elemeit, a nyelvek ritmusát, dallamát, tónusát, tempóját stb., a nyelvspecifikus hangokat nyelvek szerint meg tudják különböztetni egymástól. A nyelvspecifikus különbségek észlelésére való érzékenység teszi lehetővé a további fejlődést mindkét nyelven, így a szavak elsajátításakor azok megfelelő nyelvhez rendelésének képességét, valamint a nyelvtani szerkezetek egymástól való elkülönítését (Byers-Heinlein et al., 2017).