تبحث الفيزياء النفسية أو علم الطبيعة النفسية في العلاقة بين المنبهات الجسدية والأحاسيس والتصورات التي تنتجها كميًا. تُوصف الفيزياء النفسية بأنها «الدراسة العلمية للعلاقة بين التحفيز والإحساس»، أو إكمالًا، أنها « تحليل العمليات الإدراكية من خلال دراسة تأثير التباين الممنهج لخصائص المنبه على مقياس واحد أو أكثر من المقاييس الفيزيائية على تجربة أو سلوك شخص ما».

تشير الفيزياء النفسية أيضًا إلى فئة عامة من الطرق التي يمكن تطبيقها لدراسة نظام الإدراك الحسي. تعتمد التطبيقات الحديثة بشدة على قياس الحدود، وتحليل المراقب المثالي، ونظرية الكشف عن الإشارات.

للفيزياء النفسية تطبيقات عملية هامة وواسعة الانتشار. على سبيل المثال، في دراسة معالجة الإشارات الرقمية، ساعدت الفيزياء النفسية في تطور نماذج وطرق الضغط المفقود. تشرح هذه النماذج سبب إدراك البشر فقدان قدر ضئيل من جودة الإشارة عندما تنسق الإشارات الصوتية والمرئية باستخدام الضغط المفقود.