La synesthésie (du grec syn, avec (union), et aesthesis, sensation) est un phénomène neurologique par lequel deux ou plusieurs sens sont associés.
Exemple : Les synesthètes musique → couleurs perçoivent des couleurs en réponse à des sons7. Comme les synesthètes graphème → couleurs, les synesthètes rapportent rarement les mêmes couleurs pour des tons donnés (pour un synesthète, un la dièse peut être rouge ; pour un autre synesthète, il sera vert). Cependant, les synesthètes sont constants : testé des mois plus tard, un synesthète va rapporter les mêmes expériences qu'il avait précédemment rapportées.
Les changements de couleurs impliquent plusieurs critères : la teinte, la luminosité (la quantité de noir dans une couleur, du rouge avec du noir peut apparaître marron), la saturation (l'intensité de la couleur, par exemple le rose pâle est moins saturé que le rose fuchsia), et la teinte peut être affectée à des degrés différents (Campen/Froger 2002). De plus, les synesthètes musique → couleurs, à la différence des synesthètes graphèmes → couleurs, rapportent souvent que les couleurs changent, ou se déplacent dans leur champ de vision.