Η θεωρία ανίχνευσης σημάτων εξηγεί πώς οι άνθρωποι ανιχνεύουν αμυδρά ερεθίσματα υπό συνθήκες αβεβαιότητας. Διαχωρίζει την πραγματική ευαισθησία από το κριτήριο απόφασης που υιοθετεί ένα άτομο.

Σε κάθε δοκιμή, ένα ερέθισμα μπορεί να υπάρχει ή να μην υπάρχει. Ο παρατηρητής απαντά «ναι» ή «όχι». Καταμετρώνται οι επιτυχίες, οι αστοχίες, οι ψευδείς συναγερμοί και οι σωστές απορρίψεις. Η ευαισθησία (d') αντικατοπτρίζει πόσο καλά μπορεί να διακριθεί το σήμα από τον θόρυβο. Το κριτήριο αντικατοπτρίζει πόσο πρόθυμος είναι ο παρατηρητής να πει «ναι». Ένα φιλελεύθερο κριτήριο παράγει περισσότερα αποτελέσματα και περισσότερους ψευδείς συναγερμούς. Ένα συντηρητικό κριτήριο παράγει λιγότερα και από τα δύο.

Η θεωρία εφαρμόζεται στη λειτουργία του ραντάρ, στην ιατρική διάγνωση, στην αναγνώριση αυτοπτών μαρτύρων και σε οποιαδήποτε κατάσταση στην οποία ένα ασθενές σήμα πρέπει να διακριθεί από τον θόρυβο υποβάθρου. Δείχνει ότι η ανίχνευση δεν είναι απλό θέμα κατωφλίου, αλλά μια διαδικασία λήψης αποφάσεων που επηρεάζεται από τις προσδοκίες, τα οφέλη και την εμπειρία. Η εκπαίδευση και η ανατροφοδότηση μπορούν να βελτιώσουν τόσο την ευαισθησία όσο και την καταλληλότητα του κριτηρίου.

Το αν θα αναφερθεί ένα αμυδρό σήμα εξαρτάται τόσο από την ισχύ των αποδεικτικών στοιχείων όσο και από την προθυμία του παρατηρητή να αποφασίσει ότι αυτό υπάρχει.