Integracja sensoryczna określa prawidłową organizację wrażeń sensorycznych napływających przez receptory. Oznacza to, że mózg otrzymując informacje ze wszystkich zmysłów, dokonuje ich rozpoznania, segregowania i interpretacji oraz integruje je z wcześniejszymi doświadczeniami. Na tej podstawie mózg tworzy odpowiednią do sytuacji reakcję nazywaną adaptacyjną. Tylko przy dobrej integracji bodźców sensorycznych człowiek może się nauczyć zachowywać odpowiednio do sytuacji.
Twórczyni metody Jean Ayres definiuje integrację sensoryczną jako „integrację i koordynację dwóch lub więcej funkcji lub procesów służących polepszeniu zdolności dopasowania się mózgu.”
Jeśli układ nerwowy niewłaściwie organizuje bodźce zmysłowe, widoczne stają się rożnego rodzaju dysfunkcje. Dotyczą one zwykle nieprawidłowości w zakresie przetwarzania wejściowych danych sensorycznych w obrębie następujących systemów: czuciowego (dotykowego i proprioceptywnego), przedsionkowego, słuchowego, wzrokowego, węchowego i smakowego.
Przy zaburzeniach integracji sensorycznej mózg nie jest w stanie przetworzyć napływu impulsów zmysłowych w sposób, który dostarczałby danej jednostce odpowiednią i dokładną informację o niej samej i o otaczającym ją świecie. Oznacza to, że mózg jest w stanie np., przyjąć bodziec dotykowy przez skórę i próbuje także ten bodziec porównać, ale już tutaj może wystąpić zaburzenie. Nie potrafi on przyporządkować tego bodźca do odpowiedniego obszaru. Dla dziecka z takim zaburzeniem oznacza to, że każdy bodziec dotykowy odbierany jest jako nowy - nigdy nie zostanie zidentyfikowany jako znany i w związku z tym, ewentualnie jako przyjemny.
Tego typu i inne trudności należy poddać terapii stworzonej przez terapeutka zajęciowa, psycholog wychowawczy, która prowadziła prace badawcze nad osobami z zaburzeniami neurologicznymi w Instytucie Badań Mózgu Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles w latach 70-tych XX wieku
Metoda Integracji Sensorycznej (SI) składa się z obszernej analizy neurofizjologicznej na której oparto metody i narzędzia diagnostyczne oraz techniki terapeutyczne. Rozpoczęcie terapii SI poprzedzone jest dokładną diagnozą dziecka opartą na Testach Południowo-kalifornijskich oraz Obserwacji Klinicznej. Terapeuta przeprowadza także wywiad z rodzicami i często posługuje się uzupełniającymi narzędziami badawczymi. Na podstawie przeprowadzonych badań i obserwacji zostają opracowywane indywidualne plany terapii. Również rodzice otrzymują wskazówki terapeutyczne, które powinni realizować w domu. Rolą terapii integracji sensorycznej jest poprawa funkcjonowania podstawowych układów zmysłowych.