Procesarea paralelă este capacitatea creierului de a procesa simultan mai multe aspecte ale unui stimul. Diferite caracteristici sunt analizate în același timp, mai degrabă decât una după alta.

În vedere, culoarea, mișcarea, forma și profunzimea sunt extrase prin căi separate care operează concomitent și sunt ulterior legate într-o percepție unificată. Același principiu apare și în alte domenii: atunci când se ascultă vorbirea, analizele acustice, fonetice și semantice se desfășoară în paralel; atunci când se efectuează o acțiune calificată, mai multe grupuri musculare sunt coordonate simultan. Procesarea paralelă permite gestionarea rapidă și eficientă a unor informații complexe care ar fi imposibil de lente dacă fiecare pas ar fi strict secvențial.

Problema legăturii – modul în care caracteristicile procesate separat sunt recombinate în obiecte coerente – rămâne o întrebare de cercetare activă. Atenția și activitatea neuronală sincronizată sunt candidați principali pentru mecanismul de legare. Tulburările care perturbă procesarea paralelă pot face ca o persoană să fie capabilă să detecteze caracteristici individuale, dar incapabilă să le integreze.

Bogăția percepției obișnuite depinde de mai multe analize efectuate simultan.