Stručnjaci iz područja neuroznanosti provode detaljne laboratorijske eksperimente i klinička ispitivanja kako bi naučili o strukturi i funkciji mozga. Znanstvenici identificiraju kako određeni kognitivni procesi funkcioniraju i kako se različita područja mozga razvijaju i mijenjaju tijekom života. Kako bi postao dio istraživačkog tima neuroznanosti, pojedinac obično mora steći doktorat iz ove specijalnosti i steći nekoliko godina iskustva kako bi razumio nevjerojatno složenu prirodu kognicije. Doktorat iz neuroznanosti obično uključuje oko osam godina fakulteta i završetak detaljne disertacije temeljene na neovisnom istraživanju.
Osoba se može pripremiti za doktorski program neuroznanosti već u srednjoj školi. Kako bi se pripremio za nastavu na fakultetu, može pohađati napredne tečajeve biologije, fizike, anatomije i psihologije. Savjetnici mogu pomoći srednjoškolcima da identificiraju akreditirane preddiplomske škole koje će im pomoći da na kraju uđu u doktorske programe. Prilikom odabira četverogodišnjeg sveučilišta, student treba uzeti u obzir reputaciju znanstvenog programa svake škole i mogućnosti za stažiranje ili radna mjesta istraživača.
Većina brucoša koji žele steći doktorat neuroznanosti iz psihologije, biologije ili predmedicinskih studija. Takvi studijski programi studentima pružaju temelj za eventualni istraživački rad. Studenti često pohađaju tečajeve iz kognitivne psihologije, studija mozga i ponašanja, anatomije i statistike. Kroz razredne i laboratorijske studije studenti se imaju priliku upoznati s aktualnim trendovima u istraživanju i odlučiti se na područja u koja žele usmjeriti svoje osobno istraživanje. Mnogi studenti obavljaju stažiranje u sveučilišnim laboratorijima kako bi poboljšali svoje šanse da budu primljeni u diplomske programe.
Pred kraj diplomskog programa, neuroznanstvenik koji se nada može početi prijavljivati na postdiplomske škole. Većina akreditiranih sveučilišta svake godine odabire vrlo ograničen broj kandidata na temelju obrazovnog uspjeha, rezultata na prijemnim ispitima, istraživačkog iskustva i osobnih eseja. Budući student s jasnim istraživačkim ciljevima i jakim preporukama preddiplomskih profesora vjerojatno će biti prihvaćen za upis. Novi studenti obično se sastaju sa savjetnicima kako bi postavili prilagođene planove studija, uključujući vrste kolegija koje će pohađati i profesore s kojima su najprikladniji za provođenje istraživanja.
Doktorandi neuroznanosti pohađaju predavanja u učionici i sudjeluju u laboratorijskim istraživanjima. Često rade u timovima s drugim studentima i profesorima na smislenim eksperimentima. Ovisno o području interesa i specijalnosti pojedinca, on ili ona može pomoći identificirati kognitivne procese, istražiti genetsku osnovu mentalnog poremećaja ili istražiti potencijalne prednosti ili nuspojave lijekova.
Kako bi stekao doktorat iz neuroznanosti, student obično mora provesti mnogo neovisnih istraživanja. Rezultati se prikupljaju i organiziraju u obliku disertacije, koja se prezentira panelu profesora, sveučilišnih administratora i stručnjaka za neuroznanost. Nakon uspješnog predstavljanja disertacije i diplomiranja na programu neuroznanosti, pojedinac može početi tražiti postdoktorske stipendije u privatnim laboratorijima, sveučilištima i farmaceutskim tvrtkama.