Teoria detectării semnalelor explică modul în care oamenii detectează stimuli slabi în condiții de incertitudine. Aceasta separă sensibilitatea reală de criteriul de decizie pe care îl adoptă o persoană.

La fiecare încercare, un stimul poate fi prezent sau nu. Observatorul răspunde cu „da” sau „nu”. Se numără răspunsurile corecte, cele ratate, alarmele false și respingerile corecte. Sensibilitatea (d′) reflectă cât de bine poate fi distins semnalul de zgomot; criteriul reflectă cât de dispus este observatorul să spună „da”. Un criteriu liberal produce mai multe răspunsuri corecte și mai multe alarme false; un criteriu conservator produce mai puține răspunsuri din ambele.

Teoria se aplică funcționării radarului, diagnosticului medical, identificării martorilor oculari și oricărei situații în care un semnal slab trebuie distins de zgomotul de fundal. Aceasta demonstrează că detectarea nu este o simplă chestiune de prag, ci un proces decizional influențat de așteptări, beneficii și experiență. Instruirea și feedback-ul pot îmbunătăți atât sensibilitatea, cât și caracterul adecvat al criteriului.

Faptul că este raportat un semnal slab depinde atât de puterea dovezilor, cât și de disponibilitatea observatorului de a decide că acesta există.