Teorie detekce signálů vysvětluje, jak lidé detekují slabé podněty za podmínek nejistoty. Odděluje skutečnou citlivost od rozhodovacího kritéria, které daná osoba přijme.

Při každém pokusu může, ale nemusí být přítomen stimul. Pozorovatel odpovídá „ano“ nebo „ne“. Počítají se zásahy, neúspěchy, falešné poplachy a správná odmítnutí. Citlivost (d') vyjadřuje, jak dobře lze signál odlišit od šumu; kritérium vyjadřuje, jak ochotně je pozorovatel říci „ano“. Liberální kritérium produkuje více zásahů a více falešných poplachů; konzervativní kritérium produkuje méně obojího.

Tato teorie se vztahuje na provoz radaru, lékařskou diagnózu, identifikaci očitých svědků a jakoukoli situaci, ve které je nutné odlišit slabý signál od šumu v pozadí. Ukazuje, že detekce není jednoduchou záležitostí prahové hodnoty, ale rozhodovacím procesem ovlivněným očekáváními, přínosy a zkušenostmi. Trénink a zpětná vazba mohou zlepšit jak citlivost, tak vhodnost kritéria.

Zda je slabý signál hlášen, závisí jak na síle důkazů, tak na ochotě pozorovatele rozhodnout, že tam je.