Neuroendokrinologija uključuje proučavanje načina na koji živčani sustav u interakciji s hormonom, odnosno endokrinim sustavom. Jedan od ciljeva je pronaći načine liječenja bolesti povezanih s ovom interakcijom. Drugi cilj je pronaći načine za bolju regulaciju ove interakcije kod ljudi i drugih životinja.
Prije nego se razvila neuroendokrinologija, živčani i endokrini sustav smatrani su potpuno odvojenim. Živčani sustav koristi živce za prijenos informacija po tijelu, a najviše prenosi upute od mozga do mišića. Endokrini sustav prenosi informacije uglavnom kroz krvni sustav. Koristi hormone za kontrolu aktivnosti kao što su rast, pubertet i metabolizam.
S obzirom da živčani sustav prenosi upute gotovo trenutno, a endokrini sustav koji radi polaganim, postupnim otpuštanjem hormona, dva su sustava povijesno viđena kao nepovezana. Katalizator da neuroendokrinologija postane etablirana tema bila je spoznaja da način na koji hipofiza oslobađa hormone kontrolira hipotalamus. To je značilo da mora postojati veza između živčanog i endokrinog sustava.
Fizička veza između dva sustava leži između hipotalamusa i prednje hipofize. Prvi je mali dio mozga koji je dio živčanog sustava. Potonja je žlijezda smještena na dnu mozga i dio je endokrinog sustava. To dvoje je povezano putem sustava krvnih žila poznatih kao hipofizni portalni sustav.
Najznačajnije otkriće neuroendokrinologije je da neke hormone proizvodi sam hipotalamus, a ne potječu iz žlijezda kao što je hipofiza. Ovo otkriće omogućilo je znanstvenicima da istraže različita objašnjenja kako mozak regulira aktivnost poput rasta. To je također značilo da bi mogli razviti lijekove koji su bolje usmjereni da obnove ili potaknu proizvodnju ovih hormona.
Brojna su područja u kojima je neuroendokrinologija pomogla medicinskim istraživanjima. Na primjer, neki znanstvenici vjeruju da se ponašanje masnog tkiva ne može kontrolirati isključivo hormonima endokrinog sustava. Vjeruju da na to mogu utjecati i signali koji se šalju kroz hipotalamus. Kako vjeruju da ljudi koji jedu i vježbaju u sve nepravilnije ili nekonvencionalno vrijeme utječu na osjećaj ritma mozga, hipotalamus također može proizvoditi hormone koji utječu na masno tkivo. Iako je ovo samo teorija, ona pokazuje kako neuroendokrinologija može dati različita objašnjenja za način na koji interakcija između živčanog sustava i hormona utječe na tijelo.
Neuroendokrinologija je također pomogla boljem dijagnosticiranju varijacija bolesti. Na primjer, bolest poznata kao Hashimotov tireoiditis uključuje antitijela koja napadaju štitnjaču. Varijanta poznata kao Hashimotova encefalopatija uključuje antitijela koja također napadaju neurone u mozgu. Studij neuroendokrinologije znanstvenicima je olakšao razlikovanje između ove dvije bolesti, kao i između Hashimotoove encefalopatije i drugih bolesti povezanih s neuronima.