特徴検出器は、視覚野にある特殊なニューロンで、刺激の特定の特徴（特定の向きのエッジ、特定の方向への動き、または特定の大きさの角度など）に選択的に反応する。

デイビッド・ヒューベルとトルステン・ヴィーゼルは、ネコとサルの一次視覚野でこれらの細胞を発見した。単純細胞は、特定の方向と位置にある光の棒に最もよく反応する。複雑細胞は、より広い領域にわたる同じ方向の光、そして多くの場合、動きにも反応する。視覚経路の後期段階には、顔や物体など、より複雑な特徴を検出する細胞が存在する。この階層的な構造により、視覚系は基本的な特徴から複雑な表現を構築することができる。

特徴検出は視覚に限ったことではない。聴覚皮質や体性感覚皮質にも同様の特殊な細胞が存在する。この概念は、知覚理論を全体論的な枠組みから、より分析的で構成要素に基づいたアプローチへと転換させるのに役立った。さらに後の研究では、文脈やトップダウンの影響も、初期の特徴検出器の反応を形作ることが明らかになった。

視覚系が垂直なエッジや動く輪郭を認識すると、特徴検出器が最初にそれを知らせる細胞となる。