Baza fiziologică a percepţiei o constituie activitatea complexă a sistemelor de analizatori.
Analiza primară, care se efectuează în receptori, se completează cu activitatea analitico- sintetică complexă a verigilor cerebrale ale analizatorului.
La baza percepţiei stau reflexele condiţionate şi legăturile nervoase temporale, care se formează în scoarţa emisferelor mari, când acţionează direct diferiţi stimulenţi.
în nucleele sectoarelor corticale se efectuează analiza şi sinteza informaţiei survenite din exterior. Percepţia oricărui obiect nou are loc pe baza experienţei, cunoştinţelor, pe care le posedă omul. De aceea în procesul perceptiv are loc înviorarea unor legături temporale elaborate anterior.
Ca urmare, se formează procese nervoase integrativ-complexe, în care excitaţia apare de la excitaţii complexe, ce acţionează şi dinamizează legăturile nervoase temporare elaborate în trecut.
Pavlov menţionează că baza fiziologică a percepţiei este reflexul de relaţii; el de asemenea susţine că la perceperea anumitor fenomene au însemnătate nu atât excitanţii, cât semnalizatorul şi relaţiile dintre ei. Cel de-al II-lea sistem de semnalizare (cuvântul) contribuie la conştientizarea şi înţelegerea obiectelor reflectate şi reglează procesul imaginii perceptive.