Terapia SI polega na rozwijaniu prawidłowego odbioru i analizy bodźców dostarczanych z otoczenia poprzez zmysły zewnętrzne (wzrok, słuch, dotyk, smak, węch) oraz płynące z własnego ciała poprzez zmysły wewnętrzne (równowagi i czucia głębokiego). Jest dla dziecka bardzo atrakcyjna, gdyż ma charakter wesołej „naukowej” zabawy ruchowej. Podczas tej zabawy dostarczane są dziecku takie bodźce, których najbardziej potrzebuje jego system nerwowy (na podstawie diagnozy i obserwacji wykwalifikowanego terapeuty).
Zajęcia integracji sensorycznej w większości mają charakter aktywności ruchowej, która nakierowana jest na stymulację zmysłów. Są dostosowane do poziomu rozwojowego dziecka i mają postać „naukowej zabawy”. Dziecko będzie zachęcane i kierowane do wykonywania aktywności, które będą wyzwalać i prowokować odpowiednie, skuteczne reakcje na bodziec sensoryczny. W trakcie zajęć wykonywane będą odpowiednie dla dziecka aktywności dostarczające stymulacji przedsionkowej, proprioceptywnej oraz dotykowej. Stopień trudności tych aktywności będzie stopniowo wzrastać tak, aby wymagać od dziecka bardziej zorganizowanych i zaawansowanych reakcji. W trakcie terapii preferowane są ukierunkowane zabawy i aktywności swobodnie wykonywane przez dzieci, wyzwalające automatyczne reakcje sensoryczne, aniżeli instruowane, narzucone i ćwiczone konkretne reakcje na bodźce. Terapia integracji sensorycznej ma postać „naukowej zabawy” w której dziecko chętnie uczestniczy i ma przekonanie, że tworzy zajęcia wspólnie z terapeutą.
Terapię prowadzi wykwalifikowany terapeuta SI a na podstawie obserwacji klinicznej oraz Testów Południowo – Kalifornijskich, opracowanych przez A. J. Ayres. formułuje diagnozę. Jeżeli terapia SI opiera się na rzetelnych podstawach diagnostycznych i jest odpowiednio prowadzona, to po kilku miesiącach widoczne są pozytywne zmiany w rozwoju dziecka. Często postęp ujawnia się najpierw w sferze sprawności fizycznej dziecka,
a następnie w jego funkcjonowaniu emocjonalnym. Poprawie ulegają także funkcje wzrokowe, słuchowe i mowa czynna. Często rodzice stwierdzają, że ich dziecko jest spokojniejsze, lepiej zorganizowane, skoncentrowane i łatwiejsze we współżyciu. Zaczyna odnosić sukcesy w przedszkolu lub szkole.