La integración sensorial de Ayres es una teoría que describe (1) cómo el proceso neurológico de procesamiento e integración de la información sensorial del cuerpo y el medio ambiente contribuyen a la regulación emocional, el aprendizaje, el comportamiento y la participación en la vida diaria, (2) los trastornos derivados empíricamente de la integración sensorial y (3) un enfoque de intervención. «La teoría de la integración sensorial se utiliza para explicar por qué los individuos se comportan de determinadas maneras, planificar la intervención para mejorar dificultades concretas y predecir cómo cambiará el comportamiento como resultado de la intervención». La teoría de la integración sensorial tiene su origen en el trabajo de A. Jean Ayres, terapeuta ocupacional y psicóloga. Ayres escribió: «La integración sensorial es la organización de las sensaciones para su uso. Nuestros sentidos nos dan información sobre las condiciones físicas de nuestro cuerpo y del entorno que nos rodea… El cerebro debe organizar todas nuestras sensaciones si una persona quiere moverse y aprender y comportarse de forma productiva».

El proceso neurológico de integración sensorial es una «forma particular de ver la organización neuronal de la información sensorial para el comportamiento funcional». Es estudiado por diferentes profesiones a diversos niveles, como por los terapeutas ocupacionales como base para el desempeño y la participación ocupacional, por los psicólogos a nivel celular como integración multisensorial.

Como teoría, la integración sensorial es «una teoría dinámica y ecológica que especifica la influencia crítica del procesamiento sensorial en el desarrollo y la función humana». «Contribuye a la comprensión de cómo la sensación afecta al aprendizaje, al desarrollo socio-emocional y a los procesos neurofisiológicos, como el rendimiento motor, la atención y la excitación».

Como enfoque de intervención, se utiliza como «un marco de referencia clínico para la evaluación y el tratamiento de las personas que tienen trastornos funcionales en el procesamiento sensorial».

Las personas con disfunción de la integración sensorial experimentan problemas con su sentido del tacto, el olfato, el oído, el gusto, la vista, la coordinación corporal y el movimiento contra la gravedad. Junto con esto, posiblemente haya dificultades en el movimiento, la coordinación y la percepción de dónde está el cuerpo en un espacio determinado. Según los defensores de la terapia de integración sensorial, la disfunción de integración sensorial es un trastorno común para los individuos con discapacidades neurológicas de aprendizaje como el trastorno del espectro autista, el trastorno por déficit de atención e hiperactividad y la disfunción de modulación sensorial.

El enfoque de Ayres ha proliferado entre los profesionales de la terapia y la educación en las últimas décadas. Se ha encontrado con cierta resistencia dentro de la profesión de la terapia ocupacional y en otras disciplinas.