Definicja pojęcia pochodzi od samej jego twórczyni, dr. A. J. Ayres, i oznacza proces dzięki, któremu mózg otrzymuje informacje od wszystkich zmysłów. Następnie są one rozpoznawane, segregowane, interpretowane i integrowane ze sobą a także ze wcześniejszymi doświadczeniami, co skutkuje adekwatną reakcją. Innymi słowy integracja sensoryczna to zarządzanie wrażeniami w taki sposób by mogły być użyte w działaniu.

Możemy posłużyć się metaforą. Przyjmijmy, że wszystkie informacje docierające do naszego mózgu, ze wszystkich zmysłów są jak płynące do morza rzeki. Każda rzeka (jak i nasze zmysły) niesie ze sobą inną opowieść. Dostarcza informacji o fizycznym stanie naszego ciała a także otoczenia. Niezliczone fragmenty zmysłowych informacji trafiają do mózgu non-stop. Wbrew pozorom nie pochodzą one tylko od głównych ośrodków zmysłów ale z każdego punktu w ciele. Tak więc zarówno oczy, uszy, skóra czy też specjalny ośrodek, który odbiera siłę grawitacji i ruch naszego ciała. Wszystkie informacje np. gdy osoba się uczy, jest w ruchu, bawi czy też relaksuje są przez mózg nieustannie organizowane . To sprawia, że mózg pełni rolę managera w korporacji – docierające informacje lokalizuje, segreguje i zarządza nimi.

Prawidłowo docierające i zorganizowane informacje pozwalają na sformułowanie percepcji, zachowania czy uczenia się. Jeśli natomiast strumień informacyjny przypomina raczej chaos niż uporządkowaną wiązkę wówczas funkcjonowanie systemu nerwowego a co za tym idzie życie, może przypominać bardzo źle zarządzaną placówkę, w której każdy „robi co chce”.

Kluczowym pytaniem, na które teoria integracji sensorycznej stara się odpowiedzieć jest to w jaki sposób dzieci rozwijają zdolność do organizacji swojego zachowania. Wg. Ayres noworodki widzą, słyszą i czują bodźce pochodzące z ciała, ale nie mają jeszcze umiejętności oceny odległości, rozumienia znaczenia dźwięków, które słyszą. Zdolność do organizacji napływających do organizmu bodźców sprawia, że dziecko w miarę rozwoju potrafi skupić swoją uwagę na doznaniach, zorganizować zachowanie a także wykonywać czynności dnia codziennego.