En théorie de l'apprentissage, la discrimination est la capacité à distinguer un stimulus conditionné d'autres stimuli qui ne signalent pas le même résultat. L'organisme réagit au stimulus pertinent et s'abstient de répondre à des stimuli similaires mais non pertinents.

Un chien conditionné à saliver à l'écoute d'un son spécifique salivera également, au début de son entraînement, à des sons de fréquences proches. Avec un entraînement plus poussé où seule la sonorité originale est suivie de nourriture, la réponse devient plus sélective. Le même processus s'observe dans le conditionnement opérant : un pigeon ne picore une touche que lorsqu'une lumière particulière est allumée, car c'est seulement ainsi que le picorage lui permet d'obtenir de la nourriture. L'entraînement à la discrimination affine le comportement et évite les réponses inutiles.

La discrimination des stimuli est le pendant de la généralisation. Ensemble, elles permettent à un organisme de réagir de manière appropriée dans diverses situations : suffisamment largement pour saisir des opportunités similaires, mais suffisamment précisément pour éviter les fausses alertes. Chez l’humain, ces mêmes principes s’appliquent à l’apprentissage des catégories linguistiques, des indices sociaux et à l’exécution de tâches complexes.

La discrimination transforme une association grossière en une association précise.