Teoria detekcji sygnału wyjaśnia, w jaki sposób ludzie wykrywają słabe bodźce w warunkach niepewności. Oddziela ona rzeczywistą wrażliwość od kryterium decyzyjnego, które przyjmuje dana osoba.

W każdej próbie bodziec może być obecny lub nie. Obserwator odpowiada „tak” lub „nie”. Zliczane są trafienia, chybienia, fałszywe alarmy i prawidłowe odrzucenia. Czułość (d′) odzwierciedla, jak dobrze sygnał można odróżnić od szumu; kryterium odzwierciedla, jak bardzo obserwator jest skłonny odpowiedzieć „tak”. Kryterium liberalne generuje więcej trafień i fałszywych alarmów; kryterium konserwatywne generuje mniej obu tych zjawisk.

Teoria ta ma zastosowanie w obsłudze radaru, diagnostyce medycznej, identyfikacji świadków naocznych oraz w każdej sytuacji, w której słaby sygnał musi zostać odróżniony od szumu tła. Pokazuje ona, że ​​detekcja nie jest prostą kwestią progu, lecz procesem decyzyjnym, na który wpływają oczekiwania, korzyści i doświadczenie. Szkolenie i informacja zwrotna mogą poprawić zarówno czułość, jak i trafność kryterium.

To, czy słaby sygnał zostanie odnotowany, zależy zarówno od siły dowodu, jak i od woli obserwatora, by stwierdzić jego obecność.