Η επεξεργασία σήματος είναι η ανάλυση, η ερμηνεία και ο χειρισμός των λαμβανόμενων σημάτων. Τα σήματα που λαμβάνονται πρέπει να υποβάλλονται σε επεξεργασία ανάλογα με το σκοπό της μέτρησης, τη μέθοδο μέτρησης και την ιδιότητα των σημάτων που λαμβάνονται.
Κατά την επεξεργασία των σημάτων χρησιμοποιείται η στατιστική, επειδή είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την κατανομή των δεδομένων και να αναπαριστούμε τα δεδομένα με αριθμητικούς τύπους. Με άλλα λόγια, για τη μελέτη της επεξεργασίας σημάτων, απαιτείται η μελέτη της στατιστικής (όπως η θεωρία του σφάλματος, ο αριθμητικός μέσος όρος, η πιθανότητα, μια στοχαστική μεταβλητή, η ακρίβεια και η λεπτομερής σχεδίαση κ.λπ.)
Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα σήματα είναι κανονικά, καθώς λαμβάνονται από ηλεκτρικά όργανα όπως τηλεμετρητές ή εξοπλισμό επικοινωνιών κ.λπ. Υπάρχουν όμως και πολλά τυχαία εμφανιζόμενα ακανόνιστα σήματα, τα οποία καθιστούν δύσκολη την εύρεση τύπων που ταιριάζουν ακριβώς. Εδώ, το ακανόνιστο σημαίνει ότι είναι δύσκολο να προβλεφθεί το αποτέλεσμα το οποίο δεν έχει ακόμη συμβεί. Όταν αποκτώνται ακανόνιστα σήματα, το φωτόνιο είναι απαραίτητο, οπότε μετριέται και υπολογίζεται.