Первую сигнальную систему составляют условные временные связи, в которых раздражителями (сигналами) являются непосредственно действующие на зрительный, слуховой, кожный и другие рецепторы раздражители, вызывающие соответствующие ощущения, восприятия и представления предметов и явлений. Например, вид и запах лимона, если они в предшествующем опыте сочетались с его вкусом, становятся сигналами последнего и вызывают слюноотделение, как и непосредственное воздействие кислоты лимона на вкусовой рецептор. Зрительное восприятие физического упражнения, показываемого преподавателем, если оно сочеталось ранее с непосредственными мышечными ощущениями от самостоятельного выполнения этого упражнения самим учащимся, становится сигналом последнего и может сопровождаться соответствующими мышечными сокращениями, хотя бы в их зачаточной форме.
Первая сигнальная система имеет большое значение в различных видах человеческой деятельности — в труде, учении, спорте; она составляет необходимое условие творческого воображения художника, музыканта и т. д. Она лежит в основе наглядного метода обучения, имеющего своей задачей создать у учащихся правильные представления изучаемых предметов и явлений.
Будучи общей у человека с животными, первая сигнальная система у человека становится гораздо более сложной и совершенной, так как находится у него в органической связи со второй сигнальной системой и под ее воздействием.