Pemrosesan bottom-up adalah analisis informasi sensorik yang dimulai dari reseptor dan bergerak ke atas menuju representasi yang lebih kompleks. Proses ini berbasis data: fitur-fitur yang ada dalam stimulus menentukan persepsi.

Dalam penglihatan, fotoreseptor mendeteksi intensitas dan panjang gelombang cahaya; tahap selanjutnya mengekstrak tepi, orientasi, gerakan, dan akhirnya identitas objek. Dalam pendengaran, sel rambut merespons frekuensi dan intensitas; stasiun yang lebih tinggi membangun timbre, lokasi, dan ucapan. Pemrosesan bottom-up bersifat otomatis dan cepat. Proses ini beroperasi bahkan ketika pengamat tidak memiliki harapan atau ketika stimulus tidak dikenal.

Pemrosesan bottom-up murni adalah sebuah idealisasi. Dalam persepsi nyata, pengaruh top-down—pengetahuan, konteks, dan perhatian—terus berinteraksi dengan data yang masuk. Namun, perbedaan ini tetap berguna. Ilusi yang tetap ada bahkan ketika kita mengetahui triknya menunjukkan kekuatan mekanisme bottom-up; kemampuan untuk mengenali objek yang rusak atau tidak terduga menunjukkan kontribusi pengetahuan top-down.

Pemrosesan bottom-up adalah proses awal sistem saraf dalam memahami energi mentah yang mencapai indra.