Η επεξεργασία σήματος είναι η ανάλυση, η ερμηνεία και ο χειρισμός σημάτων. Τα σήματα ενδιαφέροντος περιλαμβάνουν ήχο, εικόνες, βιολογικά σήματα όπως το ΗΚΓ, σήματα ραντάρ και πολλά άλλα.

Η επεξεργασία τέτοιων σημάτων περιλαμβάνει αποθήκευση και ανακατασκευή, διαχωρισμό της πληροφορίας από το θόρυβο (π.χ. αναγνώριση αεροσκαφών με ραντάρ), συμπίεση (π.χ. συμπίεση εικόνας) και εξαγωγή χαρακτηριστικών (π.χ. μετατροπή κειμένου σε ομιλία).