Fonolojik döngü yabancı dil ilişkisi, çalışma belleğinin alt bileşenlerinden birinin dil öğrenimine nasıl katkıda bulunduğunu araştıran bilişsel psikoloji ve uygulamalı dilbilimin ortak ilgi alanını oluşturmaktadır. Baddeley'in çalışma belleği modelindeki fonolojik döngü bileşeni, özellikle yabancı dil sözcük öğrenme başarısını tahmin etmede güçlü bir değişken olarak öne çıkmaktadır. Fonolojik döngü, sessel bilginin geçici depolanması ve tekrar yoluyla aktif tutulmasını sağlayan bir alt sistem olarak modellenmiştir. İki bileşeni mevcuttur: Fonetik depo (yaklaşık 1.5-2 saniyelik sesli iz depolar) ve fonolojik döngü yabancı dil öğrenimiyle doğrudan bağlantılı olan artikülatör kontrol süreci (sesi sessiz tekrarlayarak depodaki izi tazeler). Yeni bir yabancı dil sözcüğünü duyup zihinsel ses biçimini yeterince uzun tutarak uzun süreli belleğe transfer etmek, bu bileşenin kapasitesine bağlıdır. Fonolojik döngü yabancı dil araştırmalarının en tutarlı bulgularından biri, fonolojik kısa süreli bellek kapasitesinin, sözcük dışı ses dizilerini tekrarlama (nonword repetition) göreviyle ölçülen, hem ana dil sözcük öğrenimiyle hem de yabancı dil sözcük kazanım hızıyla korelasyon göstermesidir. Uzunluğu artırılan yabancı dil benzeri ses dizilerini tekrarlama becerisi, sözcük öğrenme başarısı için anlamlı bir öngörücü olarak defalarca doğrulanmıştır. Bu ilişkinin yönü ve mekanizması tartışmalıdır. Fonolojik döngü kapasitesi mi yabancı dil öğrenmeyi kolaylaştırmaktadır, yoksa yabancı dile maruz kalma deneyimi mi fonolojik döngüyü geliştirmektedir? Kesitsel çalışmalar korelasyonu gösterirken, boylamsal çalışmalar başlangıç kapasitesinin sonraki dil başarısını öngördüğünü destekler bulgular sunmaktadır. Öğrenme profilleri bağlamında özgül dil bozukluğu (specific language impairment) ve disleksi tanılı çocukların fonolojik döngü kapasitesi yabancı dil edinimindeki güçlükleriyle ilişkilendirilmiştir. Bu profillerde müdahale programları, fonolojik işleme kapasitesini desteklemeye odaklanarak dil öğrenme sürecine zemin hazırlamayı hedeflemektedir. Pedagojik sonuçlar açısından fonolojik döngü yabancı dil ilişkisi, duyma ve tekrarlama temelli alıştırmaların salt sözcük listesi çalışmasına kıyasla neden daha güçlü sözcük formu kazanımını desteklediğini açıklamaktadır. Sessel girdi çeşitliliği, ses ayrımı ve yüksek sesli tekrar alıştırmaları bu mekanizmayı bilinçli biçimde kullanan öğretimsel stratejiler arasında yer almaktadır.