并行处理是指大脑同时处理刺激物多个方面的能力。不同的特征会被同时分析，而不是依次分析。

在视觉中，颜色、运动、形状和深度信息由不同的通路同时提取，最终整合为统一的感知。同样的原理也出现在其他领域：听语音时，声学、语音和语义分析并行进行；执行熟练动作时，多个肌肉群同时协调运作。并行处理使得处理复杂信息变得快速高效，而如果每个步骤都严格按顺序进行，处理速度将极其缓慢。

整合问题——即如何将分别处理的特征重新组合成连贯的整体——仍然是一个活跃的研究课题。注意力和同步神经活动是整合机制的主要候选者。干扰并行处理的疾病会导致患者能够识别单个特征，但却无法将它们整合起来。

普通感知的丰富性取决于多种分析同时进行。