A adaptação sensorial é um fenômeno no qual os neurônios sensoriais mudam seu nível de sensibilidade a um estímulo constante ao longo do tempo. Essa adaptação permite que as pessoas se adaptem a seus ambientes enquanto equilibra a necessidade de receber novos estímulos sensoriais. Neurônios envolvidos com olfato, audição, paladar, tato e visão podem todos exibir esse fenômeno. Os únicos neurônios que não o fazem são os nociceptores, os neurônios envolvidos na sensação de dor. É por isso que o cheiro de uma queimadura severa parece se dissipar rapidamente, enquanto a dor persiste.
Uma das melhores maneiras de ilustrar a adaptação sensorial é pelo exemplo. Muitas pessoas estão familiarizadas com a adaptação do olho ao ambiente. Quando alguém sai de um cinema escuro em um dia de matinê, a luz do sol lá fora parece dolorosamente forte. Em minutos, os olhos se adaptaram e o nível de luz parece confortável e normal. O nível de luz não mudou. Os receptores dentro do olho ajustaram sua sensibilidade, reconhecendo que eles precisam ser menos sensíveis à luz para evitar danos à retina. Por outro lado, alguém entrando em um cinema passará pelo oposto, com os olhos aumentando a sensibilidade à luz para captar todas as informações visuais disponíveis.
Da mesma forma, muitas pessoas notaram que quando visitam uma casa fedorenta, os primeiros minutos dentro dela costumam ser muito desconfortáveis. Com o tempo, porém, o cheiro parece diminuir. Isso também é resultado da adaptação sensorial. As pessoas também podem notar que, se puxarem do cesto as roupas usadas em um ambiente fortemente perfumado, o cheiro ainda será evidente, mesmo que as roupas não pareçam muito malcheirosas quando foram jogadas no cesto. Isso se deve ao fato de que enquanto as roupas eram usadas, os receptores no nariz se adaptavam para que o cheiro não fosse opressor, mas quando as roupas eram tiradas, o estímulo não era mais constante e como resultado o nariz fica mais sensível a ele.
A adaptação sensorial também pode ser experimentada com o toque, em que a água quente parece temperada após alguns minutos, por exemplo. Os ruídos de fundo são um excelente exemplo de adaptação sensorial no caso da audição; esses ruídos literalmente desaparecem em segundo plano porque o ouvido está acostumado ao estímulo constante. As papilas gustativas também podem desenvolver sensibilidade reduzida a estímulos intensos, à medida que as pessoas percebem quando os sabores fortes diminuem ao comer um prato.
Algumas pessoas experimentam variações no processamento sensorial e na percepção, e às vezes isso pode resultar em uma falta de adaptação sensorial. Para esses indivíduos, por exemplo, um ruído alto constante sempre parecerá alto e pode resultar em altos níveis de estresse. Da mesma forma, as pessoas podem ter dificuldade em se adaptar às mudanças no nível de luz e, às vezes, isso causa sintomas como dores de cabeça e cansaço visual.