Az alulról felfelé irányuló feldolgozás az érzékszervi információk elemzése, amely a receptorokkal kezdődik, és felfelé halad a komplexebb reprezentációk felé. Adatvezérelt: az ingerben jelen lévő jellemzők határozzák meg az érzékelést.

A látás során a fotoreceptorok érzékelik a fény intenzitását és hullámhosszát; a következő szakaszok azonosítják az éleket, az orientációt, a mozgást és végül a tárgy azonosságát. A hallás során a szőrsejtek a frekvenciára és az intenzitásra reagálnak; a magasabb állomások pedig a hangszínt, a helyet és a beszédet építik fel. Az alulról felfelé irányuló feldolgozás automatikus és gyors. Még akkor is működik, ha a megfigyelőnek nincsenek elvárásai, vagy ha az inger ismeretlen.

A tiszta alulról felfelé irányuló feldolgozás egy idealizáció. A valós érzékelésben a felülről lefelé irányuló hatások – a tudás, a kontextus és a figyelem – folyamatosan kölcsönhatásban vannak a bejövő adatokkal. A megkülönböztetés mégis hasznos marad. Az illúziók, amelyek még akkor is fennállnak, ha ismerjük a trükköt, az alulról felfelé irányuló mechanizmusok erejét mutatják; egy leromlott állapotú vagy váratlan tárgy felismerésének képessége a felülről lefelé irányuló tudás hozzájárulását mutatja.

Az alulról felfelé irányuló feldolgozás az idegrendszer első lépése az érzékszervekhez érkező nyers energia értelmezésében.