Lý thuyết phát hiện tín hiệu (Detection theory hay signal detection theory), là một phương tiện để xác định khả năng nhận diện giữa tín hiệu và nhiễu. Nó có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như quản lý chất lượng (quality control), viễn thông, radar phát hiện, và tâm lý học (psychology). Khái niệm này giống với tỉ số tín hiệu trên nhiễu dùng trong khoa học, và nó cũng rất có ích trong quản lý các báo động (alarm management), khi mà việc tách các sự kiện quan trọng ra khỏi môi trường có nhiễu là rất quan trọng.Theo lý thuyết, có một số các thiết bị nhận dạng tâm lý học nhằm xác định cách mà chúng ta nhận diện một tín hiệu, và mức ngưỡng của chúng ta (để quyết định là có hay không có tín hiệu) là bao nhiêu. Kinh nghiệm, sự mong đợi, và trạng thái tâm lý (ví dụ: mệt mỏi) và một số yếu tố khác đều ảnh hưởng đến ngưỡng. Ví dụ, một người lính gác trong thời chiến sẽ có vẻ phát hiện các dấu hiệu kẻ địch kém hơn so với trong thời bình.