In de leertheorie is discriminatie het vermogen om onderscheid te maken tussen een geconditioneerde stimulus en andere stimuli die niet hetzelfde resultaat signaleren. Het organisme reageert op de relevante stimulus en onderdrukt de reactie op soortgelijke, maar irrelevante stimuli.

Een hond die is geconditioneerd om te kwijlen bij een specifieke toon, zal in een vroeg stadium van de training ook kwijlen bij tonen met een vergelijkbare frequentie. Door verdere training, waarbij alleen de oorspronkelijke toon wordt gevolgd door voedsel, wordt de reactie selectiever. Hetzelfde proces vindt plaats bij operante conditionering: een duif pikt alleen op een toets als een bepaald licht brandt, omdat pikken alleen dan voedsel oplevert. Discriminatietraining verfijnt gedrag en voorkomt onnodige reacties.

Stimulusdiscriminatie is het tegenovergestelde van generalisatie. Samen stellen ze een organisme in staat om adequaat te reageren in uiteenlopende situaties – breed genoeg om vergelijkbare kansen te herkennen, maar smal genoeg om valse alarmen te vermijden. Bij menselijk leren gelden dezelfde principes voor taalcategorieën, sociale signalen en vaardige prestaties.

Door onderscheidingsvermogen wordt een grove associatie een precieze associatie.