Η αισθητηριακή επεξεργασία (αρχικά γνωστή ως «αισθητηριακή ολοκλήρωση») είναι η διαδικασία με την οποία το κεντρικό νευρικό σύστημα δέχεται, επεξεργάζεται και ανταποκρίνεται σε αισθητηριακές πληροφορίες. Η ανταπόκριση του νευρικού συστήματος σε μονό-αισθητηριακή ή πολύ-αισθητηριακή επεξεργασία ποικίλει ανάλογα με την απαίτηση του περιβάλλοντος σε δεδομένη στιγμή και χώρο. Επομένως μπορεί να είναι κινητική (όπως το να βρεις την ισορροπία σου όταν παραπατήσεις), συμπεριφορική (π.χ. να ανταποκρίνεσαι σε χάδι από ένα αγαπητό πρόσωπο με ανάλογο τρόπο, ή να μπορείς να επανεστιάσεις στη δουλειά σου αν κάποιος σε διακόψει), επικοινωνιακή (λ.χ. να μπορείς να εμπλακείς σε συζήτηση με νόημα, να ακολουθείς προφορικές ή οπτικές οδηγίες), αντιληπτική/γνωστική (όταν καταλαβαίνεις αυτόματα ότι η μικρή κόκκινη μπάλα είναι πίσω από το ψηλό σπιτάκι, ενώ το λεπτό άσπρο χαρτί είναι πάνω στο βαθύ ξύλινο κουτί).