Teori deteksi sinyal menjelaskan bagaimana orang mendeteksi rangsangan lemah dalam kondisi ketidakpastian. Teori ini memisahkan sensitivitas sebenarnya dari kriteria keputusan yang diadopsi seseorang.

Pada setiap percobaan, stimulus mungkin ada atau mungkin tidak ada. Pengamat menjawab "ya" atau "tidak". Jumlah keberhasilan, kegagalan, alarm palsu, dan penolakan yang benar dihitung. Sensitivitas (d′) mencerminkan seberapa baik sinyal dapat dibedakan dari noise; kriteria mencerminkan seberapa besar keinginan pengamat untuk mengatakan "ya". Kriteria liberal menghasilkan lebih banyak keberhasilan dan lebih banyak alarm palsu; kriteria konservatif menghasilkan lebih sedikit keberhasilan dan alarm palsu.

Teori ini berlaku untuk pengoperasian radar, diagnosis medis, identifikasi saksi mata, dan situasi apa pun di mana sinyal lemah harus dibedakan dari kebisingan latar belakang. Teori ini menunjukkan bahwa deteksi bukanlah sekadar masalah ambang batas, tetapi proses pengambilan keputusan yang dipengaruhi oleh harapan, imbalan, dan pengalaman. Pelatihan dan umpan balik dapat meningkatkan sensitivitas dan kesesuaian kriteria.

Apakah sinyal lemah dilaporkan atau tidak bergantung pada kekuatan bukti dan kesediaan pengamat untuk memutuskan bahwa sinyal tersebut memang ada.