O processamento ascendente (bottom-up) é a análise da informação sensorial que começa com os recetores e avança para representações mais complexas. É orientado por dados: as características presentes no estímulo ditam a perceção.

Na visão, os fotorrecetores detetam a intensidade e o comprimento de onda da luz; etapas subsequentes extraem informação sobre os contornos, a orientação, o movimento e, por fim, a identidade do objeto. Na audição, as células ciliadas respondem à frequência e à intensidade; estágios superiores constroem o timbre, a localização e a fala. O processamento ascendente é automático e rápido. Opera mesmo quando o observador não tem expectativas ou quando o estímulo é desconhecido.

O processamento puramente ascendente é uma idealização. Na perceção real, as influências descendentes — conhecimento, contexto e atenção — interagem constantemente com os dados recebidos. Mesmo assim, a distinção continua a ser útil. Ilusões que persistem mesmo quando conhecemos o truque revelam o poder dos mecanismos ascendentes; a capacidade de reconhecer um objeto degradado ou inesperado revela o contributo do conhecimento descendente.

O processamento ascendente é a primeira tentativa do sistema nervoso de dar sentido à energia bruta que chega aos sentidos.