Die Farbwahrnehmung ist als Teilbereich des Sehens die Fähigkeit, Unterschiede in der spektralen Zusammensetzung des Lichts wahrzunehmen. Sie beruht darauf, dass das Auge über verschiedene Rezeptortypen verfügt, die jeweils für bestimmte Bereiche des Lichtspektrums empfindlich sind. Die Erregungsmuster dieser Rezeptorzellen bilden die Grundlage für die komplexe Weiterverarbeitung in Netzhaut und Gehirn, die schließlich zur Farbempfindung führt.
Dabei können unterschiedliche spektrale Zusammensetzungen des Farbreizes zur gleichen Farbwahrnehmung führen. Allein aus der wahrgenommenen Farbe kann daher nicht auf die Zusammensetzung des Farbreizes geschlossen werden. Ausschließlich Reize durch monochromatisches Licht einer bestimmten Wellenlänge sind auch charakterisierbar durch die wahrgenommene Farbe, als dessen Spektralfarbe.
Gegenstand des Artikels ist die naturwissenschaftliche Beschreibung der Farbwahrnehmung.
Systeme der Ordnung von Farben werden im Artikel Farbenlehre und die Messung von Farben im Artikel Farbmetrik beschrieben. Weitere Aspekte (z. B. auch psychologische Aspekte und philosophische Aspekte) finden sich im Artikel Farbe.