並列処理とは、脳が刺激の多くの側面を同時に処理する能力のことである。異なる特徴が、一つずつ順番に分析されるのではなく、同時に分析される。

視覚においては、色、動き、形、奥行きはそれぞれ独立した経路によって抽出され、それらが同時に機能し、後に統合された知覚へと結び付けられます。同様の原理は他の領域にも見られます。例えば、音声を聞く際には、音響分析、音声分析、意味分析が並行して行われます。また、熟練した動作を行う際には、複数の筋肉群が同時に協調して動きます。並列処理によって、複雑な入力を迅速かつ効率的に処理することが可能になります。もしすべてのステップが厳密に順次処理されていたら、処理速度は極めて遅くなってしまうでしょう。

個別に処理された特徴がどのように組み合わされて一貫性のある対象となるのかという結合問題は、依然として活発な研究課題である。注意と同期した神経活動が、この結合メカニズムの有力な候補として挙げられている。並列処理を阻害する障害があると、個々の特徴を検出することはできても、それらを統合することができなくなる場合がある。

日常的な知覚の豊かさは、同時に多くの分析が行われていることによって成り立っている。