Quá trình xử lý từ dưới lên là quá trình phân tích thông tin cảm giác bắt đầu từ các thụ thể và tiến dần lên các biểu diễn phức tạp hơn. Nó dựa trên dữ liệu: các đặc điểm có trong kích thích quyết định nhận thức.

Trong thị giác, các tế bào cảm thụ ánh sáng phát hiện cường độ và bước sóng ánh sáng; các giai đoạn tiếp theo trích xuất các cạnh, hướng, chuyển động và cuối cùng là nhận dạng đối tượng. Trong thính giác, các tế bào lông phản ứng với tần số và cường độ; các trạm cao hơn tạo ra âm sắc, vị trí và lời nói. Quá trình xử lý từ dưới lên diễn ra tự động và nhanh chóng. Nó hoạt động ngay cả khi người quan sát không có kỳ vọng hoặc khi kích thích không quen thuộc.

Quá trình xử lý thuần túy từ dưới lên là một sự lý tưởng hóa. Trong nhận thức thực tế, các yếu tố từ trên xuống – kiến ​​thức, ngữ cảnh và sự chú ý – liên tục tương tác với dữ liệu đầu vào. Tuy nhiên, sự phân biệt này vẫn hữu ích. Những ảo giác vẫn tồn tại ngay cả khi chúng ta biết mánh khóe cho thấy sức mạnh của các cơ chế từ dưới lên; khả năng nhận ra một vật thể bị biến dạng hoặc không mong đợi cho thấy sự đóng góp của kiến ​​thức từ trên xuống.

Quá trình xử lý từ dưới lên là bước đầu tiên mà hệ thần kinh thực hiện để hiểu được nguồn năng lượng thô tiếp nhận từ các giác quan.