Při diskriminačním učení se od organismu vyžaduje, aby reagoval různě na různé podněty.
V paradigmatu operantního podmiňování jsou reakce na jeden podnět (S+) posilovány a reakce na jiný podnět (S-) jsou trestány nebo ignorovány. To vede k vyvolání odpovědi v přítomnosti S+, ale ne při prezentaci S-.
V paradigmatu klasického podmiňování jsou v přítomnosti jednoho podnětu CS+ (podmíněný podnět) a US (nepodmíněný podnět) spárovány, ale v přítomnosti jiného podnětu CS- nikoli. Po úspěšném naučení diskriminace se v přítomnosti CS+ objeví CR (podmíněná odpověď), ale v přítomnosti CS- nikoli.
Diskriminační reakci organismus provádí, když si vybírá mezi podněty, o nichž se naučil, že se liší, aby získal odměnu.
V typickém příkladu bude potkan vycvičen k rozlišování různých barevných světel a poté se může naučit získat odměnu za to, že vždy stiskne páčku pod červeným světlem.
Díky diskriminaci, která je patrná z reakcí, je možné zkoumat smyslovou ostrost zvířat a jejich rozdílové prahy.