Kognitiv nevrovitenskap er en tverrvitenskapelig disiplin som søker å forstå hvordan hjernens struktur og funksjon er relatert til atferd og kognisjon, eksempelvis persepsjon, oppmerksomhet, bevissthet, læring, hukommelse, emosjoner og intelligens. Mye av forskningen innenfor kognitiv nevrovitenskap hadde sin basis i studier av konsekvenser av hjerneskade (eks. hjerneslag eller skader) for kognitive og atferdsmessige funksjoner, men fremveksten av hjerneavbildningsteknikker åpnet nye muligheter for å studere relasjonen mellom kognisjon og den friske hjernen. Ved bruk av PET, EEG og særlig fMRI har forskeren i dag muligheter til å få relativt detaljert informasjon om hjerneaktivitet relatert til ulike kognitive funksjoner.