自下而上的加工过程是对感觉信息的分析，它从感受器开始，逐步向上构建更复杂的表征。它是数据驱动的：刺激物中存在的特征决定了感知结果。

在视觉中，感光细胞检测光强度和波长；后续阶段提取边缘、方向、运动信息，最终识别物体。在听觉中，毛细胞对频率和强度做出反应；更高级的听觉处理单元构建音色、方位和语音。自下而上的处理过程是自动且快速的。即使观察者没有任何预期或刺激物陌生，它也能正常运作。

纯粹的自下而上加工是一种理想化。在真实的感知中，自上而下的影响——知识、情境和注意力——不断地与输入数据相互作用。然而，这种区分仍然有用。即使我们知道其中的奥秘，那些依然存在的错觉揭示了自下而上机制的力量；识别退化或意外物体的能力则揭示了自上而下知识的贡献。

自下而上的处理是神经系统对到达感官的原始能量进行理解的第一步。