Psühhofüüsika püüab mõista seost füüsilise stiimuli ja selle tekitatava psühholoogilise mulje vahel või kuidas füüsiline maailm mõjutab meelt. Seos taju ja psühhofüüsika vahel seisneb selles, et taju on üks võrrandi psühholoogilises osas uuritud konstruktsioonidest. Psühhofüüsika kasutab kvantitatiivseid mõõtmisi, et analüüsida stiimulitest põhjustatud aistingute ja tajude vahelist seost.
Taju ja psühhofüüsika vaheline seos on oluline, kuna see, mida inimene sellisena tajub, ei viita alati stiimulile. Stiimulitel on erinevad omadused, mis mõjutavad seda, kas inimene on neist teadlik või mitte, ja määravad nende tuvastamise. Stiimulite erinevuse määr mõjutab seda, kas need on eristatavad või mitte ja millise ulatuseni peab stiimul jõudma, enne kui saab otsustada sarnasuse ja erinevuse kohta.
Taju mõõtmiseks psühhofüüsikas kasutatakse kolme meetodit. Need on suuruse hindamine, sobitamine ja tuvastamine või diskrimineerimine. Suuruse hindamisel peab subjekt hindama stiimulit selle skaalal, kui hele või vali see on. Sobitamine eeldab, et katsealune leiab välimuselt, helilt või kõrguselt sarnased stiimulid. Tuvastamisel palutakse subjektil eristada väikseid intensiivsuse erinevusi või seda, kas valgus vilkus või kõlas heli. Kaks olulist mõistet, mida tajumises ja psühhofüüsikas kasutatakse, on “absoluutne lävi” ja “erinevuslävi”. Absoluutne lävi viitab väikseimale tuvastatavale stiimulienergia kogusele ja erinevuslävi ehk lihtsalt märgatav erinevus viitab kahe stiimuli väikseimale tuvastatavale erinevusele.
Taju ja psühhofüüsika üks olulisemaid ettekirjutusi on Weberi seadus, mis ütleb, et kahe stiimuli erinevuslävi on võrdeline algtaseme ehk stardiintensiivsusega. See tähendab, et kui väikesele parameetrile rakendatakse väikest intensiivsuse kasvu, saab seda tõusu tuvastada. Kui aga sama väikest kasvu rakendatakse suuremale parameetrile, ei ole see enam tuvastatav. Näiteks keegi, kes hoiab väikest raskust, märkab teise väikese raskuse lisamist, samas kui keegi, kellel on raske, ei märka väikese raskuse lisamist.
Taju- ja psühhofüüsikaõpingutest on palju kasu sellistes valdkondades nagu ergonoomika ning inimese ja arvuti interaktsioon. Toodete, nagu kodutehnika, tarkvara ja lennuliidesed, disain viitab psühhofüüsika katsete tulemustele. Teised valdkonnad, mis on psühhofüüsikast kasu saanud, hõlmavad neuroloogiat, psühholoogiat ja oftalmoloogiat.