Сигна́льные систе́мы в биологии, системы рефлекторных связей, формирующихся в коре больших полушарий головного мозга при поступлении в неё импульсов от внешних и внутренних раздражителей. Обеспечивают точное взаимодействие частей организма и приспособление целого организма к окружающей среде.

Термин введён И. П. Павловым (1932), который выделил общую для животных и человека первую сигнальную систему и специфичную только для человека вторую сигнальную систему.

Первая сигнальная система отражает действительность в форме ощущений и восприятий, составляет основу высшей нервной деятельности и сводится к совокупности условных и безусловных рефлексов на непосредственные раздражители или их следы. У человека она характеризуется большей, чем у животных, скоростью иррадиации и концентрации возбуждения и торможения и других нервных процессов, их подвижностью (обеспечивают быстроту переключения), образованием условных рефлексов высших порядков (с преобладанием следовых рефлексов). Животные лучше различают отдельные раздражители, человек – их комбинации.

Вторая сигнальная система формируется с помощью речи и мышления, трудовой и общественной деятельности, под влиянием общения с другими людьми, т. е. определяется и биологическими и социальными факторами. Она представлена системой речевых сигналов (произносимых, слышимых, видимых). В словах содержится обобщение сигналов первой системы, и, таким образом, они становятся «сигналами сигналов». Благодаря обобщённому отражению явлений и предметов, а также абстракциям человек обладает неограниченной возможностью ориентации в окружающем мире.

Применительно к человеку обе сигнальные системы рассматривались Павловым как различные уровни единой высшей нервной деятельности, функционирующие в тесном взаимодействии, причём вторая сигнальная система играет ведущую роль.