Sanseverdenen bombarderer konstant hjernen med mere information, end der kan bearbejdes fuldt ud. Opmærksomhed er det sæt af mekanismer, der udvælger nogle input til præferencehåndtering, mens de filtrerer andre. Den kan rettes frivilligt mod et mål eller fanges automatisk af pludselige eller fremtrædende begivenheder.

Netværk, der spænder over frontal og parietal cortex, sammen med subkortikale strukturer som thalamus og superior colliculus, implementerer disse selektioner. Opmærksomhed forstærker neurale reaktioner på opmærksomme stimuli, forbedrer perceptuel skarphed og letter indkodning i hukommelsen. Når opmærksomheden svigter, som ved neglectsyndromer eller visse udviklingsforstyrrelser, kan hele områder af rummet eller træk ved objekter gå ubemærket hen.

Vedvarende opmærksomhed over lange perioder trækker på arousalsystemer, der involverer noradrenalin og acetylcholin. Delt opmærksomhed afslører derimod grænserne for bearbejdningskapaciteten. Studiet af opmærksomhed har praktisk værdi for uddannelse, interfacedesign og behandling af opmærksomhedsforstyrrelser.

Selv simple laboratorieopgaver med at detektere et mål blandt distraktorer afslører fortsat nye selektionsprincipper.