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La extremidad dorsal del canal tubo-timpánico (seno tubotimpánico) expansionándose, forma el esbozo de la caja del tímpano. Esta expansión se realiza mediante la invasión activa de cc tubotimpánicas endodérmicas en el mesodermo adyacente que está ya laxo y vacuolado, es decir, preparado para ser reabsorbido. En un principio la cavidad timpánica no existe como tal, encontrándose los huesecillos rodeados completamente de mesénquima. La cavidad como tal comienza a hacerse patente en embriones de 16-18 mm. Al realizar esta expansión, el extremo del canal tubotimpánico envuelve los esbozos de los huesecillos introduciéndolos en su luz. Primero se forma la cavidad que será el receso hipotimpánico, mientras el resto está todavía ocupado por tejido mesenquimatoso. A esta primera cavidad embriológica se la denomina cavidad timpánica primaria.

Después la cavidad sigue expandiéndose e invade el mesénquima que la rodea para formar el atrium (10ª semana), el ático (30ª semana), y el aditus (5º mes), formado a partir de la extremidad posterior del ático. La cavidad formada en esta segunda fase se denomina embriológicamente cavidad timpánica secundaria. Finalmente, el antro comienza a formarse al final del 6º mes. La cavidad timpánica no está formada hasta el séptimo mes. La reabsorción del mesénquima para la formación de la cavidad timpánica secundaria se realiza mediante tres fondos de saco, anterior, medio y posterior. El saco anterior crece por fuera del tendón del mango del martillo, el medio rodea este tendón por debajo y dentro para invadir la cara medial del malleus e incus. El estribo es el último huesecillo en incorporarse a la cavidad de la caja. Las primeras celdas mastoideas aparecen también al final del 6º mes.

El 3º arco branquial, aunque cubierto por el 2º, sigue creciendo hacia adelante por debajo de éste y llega a estrechar la parte interna del seno tubotimpánico para formar la región de la trompa de Eustaquio, ya que es la extremidad ventral del canal tubotimpánico la parte que forma la trompa de Eustaquio.
El antro neumatizado se extiende hacia el hueso de la cápsula ótica para formar celdas aéreas entorno del antro, e igualmente lo hace en dirección lateral hacia el hueso timpánico de la porción escamosa del temporal para formar celdas aéreas en la región de la apófisis mastoides primitiva.

Estos fenómenos son expansiones e invasiones activas a cargo de cc epiteliales originadas en la caja del tímpano primitiva, que en el caso de las celdas aéreas mastoideas prosiguen a lo largo de la infancia. La neumatización de las cavidades del oído medio, así como la de las celdas mastoideas, se realiza mediante una clarificación del mesénquima y la subsiguiente invasión de las zonas clarificadas por el epitelio de revestimiento. En su progresión el endoblasto forma el revestimiento mucoso de estas cavidades, trompa, caja y mastoides, igualmente recubre los huesecillos. El epitelio de las paredes de la caja progresa por las distintas cavidades según se van formando y ensanchando, forra los huesecillos amoldándose sobre ellos, quedando así los huesecillos unidos a las paredes de la caja por una especie de mesos epiteliales.

Estos mesos van a formar los ligamentos suspensorios de los huesos y el diafragma interático-timpánico. Este diafragma impide la comunicación ático-atrio, excepto a través de un pequeño orificio que lo perfora. Este diafragma en el adulto desaparece y es el responsable de algunas aticitis y antritis del lactante. Esta es la situación durante la vida fetal, ya que la aireación de estas cavidades a través de la trompa no se realizará hasta después del nacimiento.

Frente a esta explicación de cómo se produce la neumatización, hay quien opina que la neumatización ocurre de forma primaria en el mesodermo, de tal forma que los espacios vacuolados que aparecen en el hueso temporal representan tan solo espacios medulares similares a los existentes en otros huesos. Según esta teoría, estos espacios adquieren un revestimiento epitelial diferenciado a partir de cc de la médula, el canal tubotimpánico ocupa una posición adyacente a los espacios medulares y los tabiques de separación entre los espacios se rompen, lo que permite que entre aire en estos últimos tan pronto como se establece la respiración en el recién nacido.

El hueso petroso es perióstico y deriva del cartílago primitivo que forma las paredes interna, anterior y posterior, y la mayor parte de las paredes superior e inferior. Es de interés conocer que la osificación del esbozo petroso tiene dos puntos en que no acaba de realizarse, es a los lados de la ventana oval, quedando dos zonas o restos de cartílago embrionario, son la fisura ante fenestram y la fisura postfenestram, que son fundamentales en la génesis de los focos otoespongiósicos de la otosclerosis.

La escama es un hueso membranoso. Forma una pequeña parte del techo y de la pared externa de la caja.

El hueso timpánico es un hueso de membrana. Forma la pared externa, una parte del suelo y de la pared posterior de la caja.

Tímpano.

Esta formado por tres capas de tejidos de diferente origen:

- El ectodermo formará la cubierta epidérmica externa, que tiene el mismo origen que la piel del CAE.

- El mesodermo formará la capa media fibrosa.

- El endodermo del canal tubo-timpánico formará la cubierta epitelial interna.

- La membrana timpánica se forma por la aproximación de la extremidad dorsal del canal tubo-timpánico con el extremo más profundo del CAE. Al final del 6º mes, la pared externa de la caja del tímpano entra en contacto con la extremidad profunda del CAE. Entre las formaciones epiteliales del ectoblasto y endoblasto subsiste una fina lámina mesoblástica formadora de la capa media fibrosa. La primera capa que se forma es la capa fibrosa de la pars tensa que deriva de una capa de mesénquima que se interpone entre endoblasto y ectoblasto. El feto muy joven presenta un tímpano representado por la pars tensa ya formada. Hacia el sexto mes se desarrolla el ático y cuando éste se pone en relación con el CAE, se forma la pars flácida por adherencia directa entre endoblasto y ectoblasto sin mesénquima intermedio.