Η ψυχοφυσική προσπαθεί να κατανοήσει τη σχέση μεταξύ ενός φυσικού ερεθίσματος και της ψυχολογικής εντύπωσης που δημιουργεί ή πώς ο φυσικός κόσμος επηρεάζει το μυαλό. Η σύνδεση μεταξύ της αντίληψης και της ψυχοφυσικής είναι ότι η αντίληψη είναι ένα από τα κατασκευάσματα που εξετάζονται στο ψυχολογικό μέρος της εξίσωσης. Η ψυχοφυσική χρησιμοποιεί ποσοτικές μετρήσεις για να αναλύσει τη σχέση μεταξύ των αισθήσεων και των αντιλήψεων που προκαλούνται από τα ερεθίσματα.
Η σχέση μεταξύ αντίληψης και ψυχοφυσικής είναι σημαντική καθώς αυτό που αντιλαμβάνεται ένα άτομο ότι είναι έτσι δεν είναι πάντα ενδεικτικό του ερεθίσματος. Τα ερεθίσματα έχουν διαφορετικές ιδιότητες που επηρεάζουν το αν ένα άτομο τα γνωρίζει ή όχι και υπαγορεύουν την ταυτοποίησή τους. Ο βαθμός διαφοράς μεταξύ των ερεθισμάτων θα επηρεάσει το αν είναι διακριτά ή όχι και σε ποιο μέγεθος πρέπει να φτάσει ένα ερέθισμα πριν να γίνει η κρίση της ομοιότητας και της διαφοράς.
Υπάρχουν τρεις μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της αντίληψης στην ψυχοφυσική. Είναι εκτίμηση μεγέθους, αντιστοίχιση και ανίχνευση ή διάκριση. Στην εκτίμηση του μεγέθους, το υποκείμενο πρέπει να βαθμολογήσει ένα ερέθισμα σχετικά με το πόσο φωτεινό ή δυνατό είναι σε μια κλίμακα. Η αντιστοίχιση απαιτεί από το υποκείμενο να βρει τα ερεθίσματα που είναι παρόμοια σε εμφάνιση, ήχο ή ύψος. Κατά την ανίχνευση, ζητείται από το υποκείμενο να κάνει διάκριση μεταξύ μικρών διαφορών στην ένταση ή εάν ένα φως αναβοσβήνει ή ένας ήχος παίζεται. Δύο σημαντικοί όροι που χρησιμοποιούνται στην αντίληψη και την ψυχοφυσική είναι το «απόλυτο κατώφλι» και το «όριο διαφοράς». Το απόλυτο κατώφλι αναφέρεται στη μικρότερη ανιχνεύσιμη ποσότητα ενέργειας ερεθίσματος και το κατώφλι διαφοράς, ή απλώς αισθητή διαφορά, αναφέρεται στη μικρότερη ανιχνεύσιμη διαφορά μεταξύ δύο ερεθισμάτων.
Μία από τις πιο σημαντικές αρχές στην αντίληψη και την ψυχοφυσική είναι ο νόμος του Weber που δηλώνει ότι το κατώφλι διαφοράς μεταξύ δύο ερεθισμάτων είναι ανάλογο με τη γραμμή βάσης ή την αρχική ένταση. Δηλαδή, εάν εφαρμοστεί μια μικρή αύξηση της έντασης σε μια μικρή παράμετρο, τότε αυτή η αύξηση μπορεί να ανιχνευθεί. Ωστόσο, εάν η ίδια μικρή αύξηση εφαρμοστεί σε μια μεγαλύτερη παράμετρο, δεν θα είναι πλέον ανιχνεύσιμη. Για παράδειγμα, κάποιος που κρατά ένα μικρό βάρος θα παρατηρήσει την προσθήκη ενός άλλου μικρού βάρους, ενώ κάποιος που κρατά ένα μεγάλο βάρος δεν θα παρατηρήσει την προσθήκη ενός μικρού βάρους.
Οι σπουδές στην αντίληψη και την ψυχοφυσική είναι πολύ χρήσιμες σε τομείς όπως η εργονομία και η αλληλεπίδραση ανθρώπου-υπολογιστή. Ο σχεδιασμός προϊόντων όπως οι οικιακές συσκευές, το λογισμικό και οι διεπαφές πτήσης αναφέρονται στα αποτελέσματα πειραμάτων ψυχοφυσικής. Άλλα πεδία που έχουν ωφεληθεί από την ψυχοφυσική περιλαμβάνουν τη νευρολογία, την ψυχολογία και την οφθαλμολογία.