Resumen: El presente trabajo supone un estudio tanto teórico como experimental de la ambigüedad léxica. En él se establecen las distinciones teóricas entre los tipos de ambigüedad (homonimia y polisemia), como un fenómeno filológico-lingüístico. Además, se profundiza sobre la realidad psicológica de esta distinción. Para ello, se han realizado dos trabajos experimentales sucesivos. En primer lugar, se diseñó un experimento de decisión léxica, en el que se pudiera comprobar la repercusión, en términos de coste de procesamiento, de estas diferencias de semántica léxica. En segundo lugar, se elaboró un cuestionario en el que se les preguntaba a los hablantes sobre las palabras utilizadas en el experimento anterior. La comparación de los resultados de estas dos tareas entre sí y del análisis previo lingüístico-filológico nos lleva a presentar conclusiones interesantes: (i) Los hablantes no parecen ser sensibles a la realidad histórica de las palabras; (ii) sin embargo, sí diferencian entre lo que podemos llamar ‘palabras polisémicas’ y ‘homónimas’; (iii) en general, se observa en los hablantes una tendencia a considerar homónimas las palabras polisémicas; (iv) esta categorización consciente de los hablantes tiene repercusiones en el procesamiento y en el almacenamiento de la información léxica en la Memoria a Largo Plazo, tal y como muestra el experimento de decisión léxica.