Dalam teori pembelajaran, diskriminasi adalah kemampuan untuk membedakan antara stimulus terkondisi dan stimulus lain yang tidak menandakan hasil yang sama. Organisme merespons isyarat yang relevan dan menahan respons terhadap isyarat serupa tetapi tidak relevan.

Seekor anjing yang dilatih untuk mengeluarkan air liur sebagai respons terhadap nada tertentu, pada awal pelatihan, juga akan mengeluarkan air liur sebagai respons terhadap nada dengan frekuensi yang berdekatan. Dengan pelatihan lebih lanjut di mana hanya nada asli yang diikuti oleh makanan, respons menjadi lebih selektif. Proses yang sama terjadi dalam pengkondisian operan: seekor merpati mematuk tombol hanya ketika lampu tertentu menyala, karena hanya saat itulah pematukan menghasilkan makanan. Pelatihan diskriminasi mempertajam perilaku dan mencegah respons yang sia-sia.

Diskriminasi stimulus adalah kebalikan dari generalisasi. Bersama-sama, keduanya memungkinkan organisme untuk merespons dengan tepat di berbagai situasi—cukup luas untuk menangkap peluang serupa, cukup sempit untuk menghindari kesalahan. Dalam pembelajaran manusia, prinsip yang sama berlaku untuk kategori bahasa, isyarat sosial, dan kinerja terampil.

Diskriminasi mengubah asosiasi yang tumpul menjadi asosiasi yang tepat.