La Neurociencia cognitiva es un área académica que se ocupa del estudio científico de los mecanismos biológicos subyacentes a la cognición, con un enfoque específico en los sustratos neurales de los procesos mentales y sus manifestaciones conductuales. Se pregunta acerca de cómo las funciones psicológicas y cognitivas son producidas por el circuito neural La neurociencia cognitiva es una rama tanto de la psicología así como de la neurociencia, unificando e interconectando con varias subdisciplinas tales como psicología cognitiva, psicobiología y neurobiología. Antes del advenimiento de la tecnología de resonancia magnética funcional, esta rama de la ciencia era llamada psicobiología cognitiva. Los científicos que se dedican a esta área normalmente tienen estudios de base enpsicología experimental o neurobiología, pero pueden provenir de varias disciplinas, tales como la siquiatría, neurología, física,matemática, lingüística, y filosofía
Los métodos empleados en la neurociencia cognitiva incluyen paradigmas experimentales de psicofísica y de la psicología cognitiva, neuroimaginamiento funcional, genómica congitiva, genética conductual, así como también estudios electrofisiológicos de sistemas neuronales. Estudios clínicos en psicopatología en pacientes con déficit cognitivos, constituye un aspecto importante de la neurociencia cognitiva. Las principales aproximaciones teóricas son la neurociencia computacional y las más tradicionales y descriptivas teorías psicocognitivas, como por ejemplo la psicometría.
