Integracja sensoryczna to organizowanie wrażeń sensorycznych, czyli bodźców odbieranych przy pomocy receptorów. W ten sposób określa się umiejętność odczuwania, a także reagowania na informacje, które docierają do dziecka z własnego ciała oraz jego otoczenia. Bodźce odbierane są przez wzrok, dotyk, słuch, równowagę i kinestezję, czyli czucie ruchu. Prawidłowo rozwinięta integracja sensoryczna sprawia, że reakcja na bodźce z zewnątrz jest adekwatna do sytuacji. Mózg, dzięki zmysłom, otrzymuje informacje, a następnie przetwarza je, uwzględniając wcześniejsze doświadczenia. W ten sposób tworzy się reakcja adaptacyjna. Integracja sensoryczna to proces, który powoduje, że mózg odczytuje dane z poszczególnych systemów zmysłowych, aby je następnie posegregować, rozpoznać, zinterpretować oraz zintegrować z wcześniej zdobytymi doświadczeniami.
Proces integracji sensorycznej rozpoczyna się już na etapie życie płodowego. Trwa przez kilka lat wczesnego dzieciństwa, do około 7 roku życia. Nieprawidłowe wykształcenie integracji sensorycznej w tym okresie jest przyczyną problemów w funkcjonowaniu dziecka. Integracja sensoryczna u wielu dzieci zachodzi w sposób naturalny, na przykład dzięki zabawom, jednak niektóre maluchy mogą mieć problemy z prawidłowym przebiegiem tego procesu.
Integracja sensoryczna obejmuje szereg czynności. W pierwszym stadium rozwijają się zdolności przetwarzania podstawowych bodźców oraz reakcje, dochodzi do integracji odruchów, powstaje także więź z matką i opiekunami, która nawiązuje się podczas pielęgnacji. Na kolejnym etapie integracji sensorycznej odruchy przekształcają się w reakcje dowolne, rozwija się schemat ciała, duża motoryka i koordynacja kształtują się stabilna postawa oraz fundamenty percepcji wzrokowej i słuchowej. W następnym stadium kształtują się: współdziałanie zmysłów, ruchy dowolne, a także ruchy o bardziej precyzyjnym charakterze. Następuje też rozwój koordynacji wzrokowo-ruchowej. Ostatni etap procesu integracji sensorycznej to specjalizacja mózgowa oraz rozwój bardziej zaawansowanych umiejętności, takich jak na przykład zdolności do pisania, liczenia, czytania, samoakceptacji lub kontroli emocjonalnej.
Teorie związane z integracją sensoryczną opierają się na założeniach związanych z teorią zachowania oraz neurologią. Proces integracji sensorycznej zakłada na przykład podatność mózgu na modyfikacje i zmiany oraz rozwój w oparciu o wcześniej wykształcone zachowania i umiejętności. Zgodnie z teorią integracji sensorycznej system nerwowy jest integralną całością, a każde dziecko instynktownie poszukuje bodźców potrzebnych do rozwoju.