Для вивчення сенсорних систем використовують електрофізіологічні, нейрохімічні, поведінкові та морфологічні дослідження на тваринах, психофізіологічний аналіз сприйняття у здорової та хворої людини, методи картування її мозку.
Сенсорна система складається з рецепторів, нейронних провідних шляхів і відділів головного мозку, відповідальних за обробку отриманих сигналів. Найвідомішими сенсорними системами є зір, слух, дотик, смак і нюх.
Методи дослідження поділяються на кілька груп: спостереження, порівняння, експеримент, вимірювання, абстрагування.