A teoria da deteção de sinais explica como as pessoas detetam estímulos fracos em condições de incerteza. Separa a sensibilidade real do critério de decisão adoptado pela pessoa.

Em cada tentativa, um estímulo pode estar presente ou não. O observador responde "sim" ou "não". São contabilizados acertos, erros, falsos alarmes e rejeições corretas. A sensibilidade (d′) reflete a capacidade de distinguir o sinal do ruído; o critério reflecte a propensão do observador para dizer "sim". Um critério liberal produz mais acertos e mais falsos alarmes; um critério conservador produz menos de ambos.

A teoria aplica-se à operação de radares, diagnósticos médicos, identificação de testemunhas oculares e qualquer situação em que um sinal fraco necessite de ser distinguido do ruído de fundo. Demonstra que a deteção não é uma simples questão de limiar, mas um processo de decisão influenciado pelas expectativas, recompensas e experiência. A formação e o feedback podem melhorar tanto a sensibilidade como a adequação do critério.

A notificação de um sinal fraco depende tanto da força da prova como da disponibilidade do observador para concluir que ele existe.