Inventář (segmentálních) fonémů (paradigma fonologického systému) zjišťujeme na základě toho, že foném je minimální zvuková jednotka schopná odlišovat různá slova nebo slovní tvary konkrétního jazyka. Postupujeme tak, že vybíráme dvojice zvukových realizací slov lišící se jen jednou zvukovou jednotkou a ověřujeme si na základě znalosti jazyka, zda jde o dvě významové jednotky (ev. o významovou jednotku a seskupení hlásek nedávající v jazyce smysl): pokud ano, máme před sebou alofony dvou samostatných fonémů; v opačném případě (obě zvukové realizace jsou součástí slova majícícho v jazyce týž intelektuální význam) jde o realizace fonému jediného. Této metodě se říká metoda minimálních párů. Snažíme se při ní porovnávat především výrazy, které mohou mít stejnou větně členskou platnost (v češtině např. dvojice substantiv [pes] - [bes], [sen] - [sin], sloves [ʃi:t] (=šít) - [ʒi:t] (=žít), [peru] - [beru], zájmen [sebe] - [tebe] atd.).
Při volbě výrazů vycházíme z domácí slovní zásoby a omezujeme se na lexikum jednoho jazykového útvaru (tj. slova spisovná, lze ale srovnávat i 2 výrazy nářeční: výsledek pak ovšem mluví pro fonologickou stavbu konkrétního dialektu).
Z vymezení je jasné, že nelze srovnávat 2 různé jazyky a že v cizím, méně osvojeném jazyce je takové srovnání krajně obtížné až nemožné: nemáme-li dostatečnou znalost jazyka, těžko můžeme např. posoudit platnost páru podstatných jmen /obal/ - /opal/ (=subst. od opálit, technický termín).
Někteří fonologové připomínají, že v dnešní jazykové situaci jsou pravidelnou součástí jazyka i slova přejatá, zejména ta, která již v jazyce poněkud zdomácněla. Při hodnocení fonologické role jednotlivých zvukových prvků k nim proto také přihlížejí. Mnohé fonémy, které v takových výrazech, na rozdíl od slov domácích, nacházejí, tvoří pak periferii inventáře fonémů jazyka (srovnej foném /g/ v češtině, který má fonologickou funkci jen ve dvojicích slovo domácí - slovo přejaté: /krokem/ - /grogem/).
Uvedený přístup k jazykovému materiálu je základem pro identifikaci fonémů podle obecných pravidel formulovaných N. S. Trubeckým v knize Grundzüge der Phonologie (1939). Jsou tam i pravidla pro odlišení jediného fonému (třeba složitěji strukturovaného) od spojení fonémů několika. O jediný foném jde podle těchto pravidel tam, kde se zvuk tvoří jedním artikulačním pohybem a patří i při změně slovního tvaru stále do jedné slabiky.
Původní Trubeckého pravidla byla později doplňována a upřesňována. Jako nejobtížnější se ukázalo stanovení zásad pro určení, co je jednoduchý foném a co bifonematické spojení. V podstatě však podle nich určujeme inventář fonémů jazyka i dnes. Navíc se užívají i komutační testy. Při nich hledáme pro určitý foném všechny opozice v jazyce užívané.
Např. v češtině pro foném /k/ : /k/ × /p/ /kolem/ - /polem/; /k/ × /b/ /kolem/ - /bolem/; /k/ × /m/ /kaz/ - /maz/; /k/ × /d/ /ku:l/ - /du:l/; /k/ × /t/ /kam/ - /tam/ atd.
Komutační test umožní určit míru využití fonémů v jazyce. Některé jsou v opozici ke všem ostatním fonémům téhož typu (konsonant k všem ostatním konsonantickým fonémům, vokál k všem ostatním vokalickým), jiné tvoří jen málo opozic. Fonémy tvořící maximum opozic jsou centrem inventáře fonémů jazyka, fonémy málo využívané tvoří jeho periferii. To však neznamená, že by tyto periferní fonémy ztrácely fonologickou platnost : k tomu, aby mohl být určitý zvuk chápán jako realizace samostatného fonému, může stačit i jediný pár výrazů tímto fonémem odlišený : např. české periferní /f/ je doloženo jen v páru českých slov zouvat - zoufat a málo obvyklém nadouvat se - nadoufat se; přesto o jeho fonologické funkci nepochybujeme. Plně se však uplatní až u přejatých slov nebo v citoslovcích.