Przetwarzanie oddolne to analiza informacji sensorycznej, która rozpoczyna się od receptorów i przechodzi w górę, w kierunku bardziej złożonych reprezentacji. Jest ono oparte na danych: cechy obecne w bodźcu determinują percepcję.

W procesie widzenia fotoreceptory wykrywają natężenie i długość fali światła; kolejne etapy wyodrębniają krawędzie, orientację, ruch i ostatecznie tożsamość obiektu. W procesie słyszenia komórki rzęsate reagują na częstotliwość i natężenie; wyższe stacje budują barwę, lokalizację i mowę. Przetwarzanie oddolne jest automatyczne i szybkie. Działa nawet wtedy, gdy obserwator nie ma żadnych oczekiwań lub gdy bodziec jest nieznany.

Czyste przetwarzanie oddolne to idealizacja. W realnym postrzeganiu, wpływy odgórne – wiedza, kontekst i uwaga – nieustannie oddziałują na napływające dane. Jednak to rozróżnienie pozostaje użyteczne. Złudzenia, które utrzymują się nawet wtedy, gdy znamy sztuczkę, ujawniają siłę mechanizmów oddolnych; zdolność rozpoznania zdegradowanego lub nieoczekiwanego obiektu ujawnia wkład wiedzy odgórnej.

Przetwarzanie oddolne jest pierwszym krokiem układu nerwowego w celu nadania sensu surowej energii docierającej do zmysłów.