Die Sinnesphysiologie untersucht Fragestellungen am Schnittpunkt zwischen Neurowissenschaften und Physiologie. Sie beschäftigt sich mit:
Das Hauptaugenmerk der Sinnesphysiologie liegt dabei auf den verschiedenen Mechanismen, die physische Stimuli wie Licht- oder Schallwellen, oder chemische Signale in elektrische Signale umwandeln. Oftmals gibt es verschiedenste Subsysteme innerhalb jedes Sinnessystems, die nur auf ganz bestimmten Eigenschaften eines Reizes reagieren. So reagieren beispielsweise die Zäpfchen der Netzhaut nur auf bestimmte Wellenlängen des sichtbaren Lichts. Die Sinnesphysiologie ist an der Integration dieser verschiedenen Informationen interessiert, allerdings findet die meist nicht mehr in den Sinnessystemen selbst statt, sondern in Gehirnarealen. Somit überschneidet sich die Sinnesphysiologie mit anderen Disziplinen, wie der kognitiven Neurowissenschaft.