神經科學是研究神經系統的結構、功能及其如何發展的學問。神經科學家希望了解腦部及它對行為和認知功能的影響。他們研究神經系統的正常運作，以及當人出現神經系統和精神疾病時，系統如何變異。

神經科學是一個跨學科的學問，與其他學科，諸如數學、語言學、工程學、計算機科學、化學、哲學、心理學、醫學等聯繫緊密。

對神經系統的科學研究可以追溯至19世紀，直到20世紀50年代以後，隨著相關領域如計算機科學，電生理學和分子生物學的進步，神經科學的研究亦取得巨大的進步。現在，神經科學家能夠更深入地研究神經系統的結構、功能、發展、異常情況，以及它如何能夠被改變。

神經科學家所涉的領域也較以前廣泛得多。他們的研究涵蓋了神經系統的多方面，包括細胞、功能、進化、運算、分子和醫學等。

以下是根據研究領域和課題而區分的神經科學主要分支：

1.

情感神經科學

研究與情緒有關的神經系統運作。

2.

行為神經科學

研究行為的生物學基礎，以及腦部如何影响行為。

3.

細胞神經科學

在細胞層次研究神經元，包括其形態及生理特性。

4.

臨床神經科學

著眼於神經系統的紊亂。不同於著眼思維障礙的精神病科。

5.

認知神經科學

研究人類的高級認知功能的性質及其神經基礎。在這個領域的研究人員可採取兩個大方向，就是行為 / 實驗和計算 / 建模。

6.

計算神經科學

試圖了解大腦是如何進行運算，使用電腦模擬腦功能，及替其建立模型。應用數學、物理和其他計算科學的技巧來研究腦的功能。

7.

發展神經科學

在細胞層次研究神經系統是如何發展的，並試圖發現神經系統發展的根本機制。

8.

分子神經科學

研究個別分子在神經系統中所發揮的作用。

9.

系統神經科學

追縱數據在中樞神經系統內的流動通路，並識別在其中數據會被怎樣處理。