Lauseiden käsittely on psykolingvistiikan haara, joka tutkii, miten mieli ymmärtää lauseen sanojen väliset suhteet ja saa merkityksen lausunnoista. Lähestymistavat lauseiden käsittelyyn eroavat toisistaan sen perusteella, että he ymmärtävät yleisten kognitiivisten toimintojen roolin, toisin kuin erikoistuneet kielitoiminnot, kielen käytössä. Ne voivat myös vaihdella sen suhteen, onko heidän ensisijainen huolenaiheensa syntaksi vai lauseen laajempi asiayhteys.
Suuri kiistan lähde psykolingvistiikan alalla on keskustelu siitä, missä määrin kognition eri näkökohdat liittyvät kielen käyttöön. Jotkut kielitieteilijät menevät niin pitkälle, että he postuloivat mielessään “mustan laatikon”, joka on vastuussa kaikesta kielitaidosta ja taidoista, erillään kaikesta muusta ajattelusta. Toiset, kuten kognitiivisen semantiikan kannattajat, näkevät kielen läheisemmin liittyvänä yleisiin kognitiivisiin toimintoihin, erityisesti muistiin.
Erityisesti lauseiden käsittelyn alalla tutkijat ovat yleensä jakautuneet näiden kahden leirin kesken. Jotkut keskittyvät yleensä kognition ekstralingvistisiin ominaisuuksiin, kuten sanalliseen työmuistiin, selittääkseen lauseiden käsittelyn. Nämä tutkijat voivat myös käsitellä mielen ulkopuolisia tekijöitä kokonaan. He voivat esimerkiksi teorioida, että lauseen ymmärtämisen vaikeus vastaa sitä, kuinka samanlainen lause on syntaksissa tai sisällössä kuin muut lauseet, jotka henkilö on aiemmin kohdannut.
Luonnollisen kielen teoreetikot taas uskovat, että on olemassa tiettyjä aivojen alueita, jotka on erityisesti omistettu sellaisten lauseiden syntaksin ymmärtämiseen, joita kuulija ei ole koskaan ennen tavannut. Suuri osa näiden teoreetikkojen tekemästä lauseiden käsittelyn tutkimuksesta käsittää tutkimuksen siitä, miten mieli tekee muutoksia lauseen lukemisen aikana, jotta se olisi järkevää sen syntaktisesta ja semanttisesta sisällöstä, varsinkin jos on jonkinlaista epäselvyyttä. Tämän teorian mukaan lauseiden käsittely ei todennäköisesti ole suoraan sidoksissa muistiin vastaavien lauseiden tulkinnasta aiemmin, mutta se hyödyntää mielen synnynnäistä kykyä ymmärtää syntaksia.
Yksi vaikutusvaltainen teoria luonnollisella kielellä tunnetaan nimellä minimaalinen käsittely, jonka mukaan mieli olettaa automaattisesti, että lause noudattaa yksinkertaisinta mahdollista rakennetta, kunnes jokin lauseesta osoittaa toisin. Esimerkiksi kaksi lausetta ”Minä näin elefantin” ja “Minä näin norsun tanssivan” alkavat samalla tavalla. Ensimmäinen lause seuraa hyvin perus-subjekti-verbi-suora objektirakennetta, mutta toinen käyttää lausetta suoran objektin sijasta. Henkilö, joka lukee tai kuulee toisen lauseen, olettaisi, että se noudattaa yksinkertaisempaa kaavaa, kunnes tulee lauseeseen “tanssi”, mikä saa hänet arvioimaan lauserakenteen. Tämä henkilö ei kuitenkaan kohdata ensimmäistä virkettä ja olettaa, että sen suora kohde olisi erillinen lauseke, koska tällainen rakenne on monimutkaisempi.
Erilainen, mutta toisiinsa liittyvä teoria, myöhäisen sulkemisen teoria, toteaa, että mieli ei tee oletuksia yksinkertaisesta rakenteesta aluksi, vaan tekee oletuksia lauseen syntaksista vasta, kun koko lause on luettu. Kun otetaan huomioon esimerkiksi yllä olevat esimerkkilauseet, tämä teoria olettaa, että lukija ei tee mitään johtopäätöksiä siitä, onko “norsu” suora esine tai jotain muuta ennen lauseen loppua. Tämä poistaisi tarpeen arvioida lause uudelleen puolivälissä.