Auch als Neurophysiologie bezeichnet, war zunächst phänomenologisch orientiert, heute geht es darum, Wahrnehmungen zu erklären. Vor diesem Hintergrund untersucht die Sinnesphysiologie Funktionen/Vorgänge der Sinneskanäle sowie Nervenbahnen, die mit dem Wahrnehmungsprozess verbunden sind bzw. Voraussetzung der Wahrnehmung sind.
Man unterscheidet grob zwischen objektiver Sinnesphysiologie, die sich mit Reizen aus der Umwelt, Sinnesreizen, ihrer Weiterleitung sowie Integration ins Zentralnervensystem beschäftigt. Und subjektive Wahrnehmungspsychologie: Sinneseindrücke, Empfindungen, Wahrnehmung auf Basis psychologischer Rahmenbedingungen (u.a. Erfahrungen, Vorwissen etc.). Dabei umfasst Wahrnehmung sowohl den Vorgang als auch das Ergebnis von Reizverarbeitung, in dem reale (objektive) Umwelt und subjektive, individuelle Innenwelt zusammenfließen.