신호탐지이론(Signal detection theory, SDT) 혹은 탐지이론(Detection theory)은 신호의 탐지가 신호에 대한 관찰자의 민감도와 관찰자의 반응 기준에 달려 있다는 이론이다. 이 이론은 신호(Signal)와 노이즈(Noise)를 구분하는 데 관련된 능력을 측정하는 수단으로 이용할 수 있다. 경험, 기대치, 심리학적 상태 (예: 피로도) 등에 따라 신호와 노이즈를 구분하는 식역 레벨의 단계가 결정된다.
예를 들어 전시의 보초병은 평상시 보다 더 작은 자극에도 민감하게 반응할 것이다. 왜냐하면 이러한 자극에 대한 기대치와 심리적 긴장 상태가 높기 때문이다. 신호탐지이론의 초기 연구는 레이더 연구자에 의해 이루어졌다.1954년에는 윌슨 태너와 존 스웨츠에 의해 심리학적 이론으로 처음 제시되었다. 신호탐지이론은 품질관리, 통신이론, 의학진단과 심리학 분야에서 다양하게 활용되고 있다.