Die Satzverarbeitung ist ein Zweig der Psycholinguistik, der untersucht, wie der Verstand Beziehungen zwischen Wörtern in einem Satz versteht und aus Äußerungen eine Bedeutung ableitet. Ansätze zur Satzverarbeitung unterscheiden sich in ihrem Verständnis der Rolle allgemeiner kognitiver Funktionen im Gegensatz zu spezialisierten linguistischen Funktionen bei der Verwendung von Sprache. Sie können sich auch darin unterscheiden, ob sie sich hauptsächlich mit der Syntax oder dem breiteren Kontext eines Satzes beschäftigen.
Eine große Quelle für Kontroversen auf dem Gebiet der Psycholinguistik ist die Debatte darüber, inwieweit verschiedene Aspekte der Kognition am Sprachgebrauch beteiligt sind. Einige Linguisten gehen sogar so weit, eine „Black Box“ im Kopf zu postulieren, die für alle sprachlichen Kenntnisse und Fähigkeiten verantwortlich ist, getrennt von jeder anderen Denkweise. Andere, wie etwa Befürworter der kognitiven Semantik, sehen in der Sprache eine engere Beziehung zu allgemeinen kognitiven Funktionen, insbesondere dem Gedächtnis.
Vor allem im Bereich der Satzverarbeitung sind die Forscher eher zwischen diesen beiden Lagern gespalten. Einige neigen dazu, sich auf außersprachliche Eigenschaften der Kognition, wie das verbale Arbeitsgedächtnis, zu konzentrieren, um die Satzverarbeitung zu erklären. Diese Forscher können sich auch mit Faktoren außerhalb des Geistes beschäftigen. Sie können zum Beispiel theoretisieren, dass die Schwierigkeit, einen Satz zu verstehen, damit zusammenhängt, wie ähnlich der Satz in Syntax oder Inhalt anderen Sätzen ist, denen die Person zuvor begegnet ist.
Theoretiker der natürlichen Sprache hingegen glauben, dass es bestimmte Bereiche des Gehirns gibt, die speziell dem Verständnis der Syntax von Sätzen gewidmet sind, die dem Hörer noch nie zuvor begegnet sind. Ein Großteil der von diesen Theoretikern durchgeführten Forschung zur Satzverarbeitung beinhaltet die Untersuchung, wie der Verstand beim Lesen eines Satzes Anpassungen vornimmt, um seinen syntaktischen und semantischen Inhalt zu verstehen, insbesondere wenn es eine Art Mehrdeutigkeit gibt. Nach dieser Theorie ist die Satzverarbeitung wahrscheinlich nicht direkt mit Erinnerungen an die Entzifferung ähnlicher Sätze in der Vergangenheit verbunden, sondern wird auf die angeborene Fähigkeit des Geistes zurückgreifen, die Syntax zu verstehen.
Eine einflussreiche Theorie in der natürlichen Sprache ist als minimale Verarbeitung bekannt, die besagt, dass der Verstand automatisch davon ausgeht, dass der Satz der einfachsten möglichen Struktur folgt, bis etwas im Satz das Gegenteil beweist. So beginnen zum Beispiel die beiden Sätze „Ich sah den Elefanten“ und „Ich sah den Elefanten tanzen“ auf die gleiche Weise. Der erste Satz folgt einer sehr einfachen Subjekt-Verb-direktes Objekt-Struktur, aber der zweite verwendet eine Klausel anstelle eines direkten Objekts. Eine Person, die den zweiten Satz liest oder hört, würde annehmen, dass er dem einfacheren Muster folgt, bis er zu dem Satz „hat getanzt“ kommt, was ihn oder sie dazu veranlassen würde, die Satzstruktur zu bewerten. Diese Person würde jedoch nicht auf den ersten Satz stoßen und annehmen, dass er einen separaten Satz als direktes Objekt hätte, weil eine solche Struktur komplexer ist.
Eine andere, aber verwandte Theorie, die Theorie der späten Schließung, besagt, dass der Verstand, anstatt zunächst eine einfache Struktur anzunehmen, keine Annahmen über die Syntax des Satzes trifft, bis der ganze Satz gelesen wurde. Diese Theorie postuliert beispielsweise bei den obigen Beispielsätzen, dass der Leser erst am Ende des Satzes zu einem Schluss kommt, ob „der Elefant“ ein direktes Objekt oder etwas anderes ist. Dies würde die Notwendigkeit einer Neubewertung des Urteils auf halbem Weg beseitigen.