Neuropsihologija je proučavanje promjena u ljudskom ponašanju i kognitivnom funkcioniranju, često nakon neke vrste fizičkog oštećenja mozga. Stoga je to sjecište psihologije i kliničke neurologije. Uglavnom, neuropsihologija je primijenjena znanost, a većina neuropsihologa aktivno pokušava pomoći pacijentima u kliničkom okruženju. Izvan kliničkog liječenja, neuropsiholozi također mogu biti aktivni u dijagnosticiranju promjena u ponašanju kod ljudi za sudske sporove, dajući uvid u čvrste psihološke odgovore na dizajn proizvoda, proučavajući odgovore zdravih pacijenata na podražaje ili radeći na novim kliničkim tretmanima poremećaja.
U kliničkim studijama, neuropsihologija često ispituje ljude koji su patili od neke vrste lezije na mozgu. Gledajući vrstu lezije, zahvaćeno područje i simptome, oni pomažu u daljnjem razumijevanju kako različita područja mozga utječu na ponašanje i spoznaju. Ovaj rad pomogao je u stvaranju bolje karte mozga u posljednja dva desetljeća, a neuropsiholozima je dao bolje alate za obavljanje svog posla.
Kada se suoči s pacijentom koji pati od neke vrste kognitivnog poremećaja, prvi zadatak koji neuropsiholog preuzima je pokušaj otkrivanja je li poremećaj uzrokovan stvarnom fizičkom patologijom ili je to isključivo psihološki poremećaj. To se postiže korištenjem psiholoških i neuroloških alata. Na primjer, pacijent može poduzeti niz različitih standardiziranih testova, promatrajući njihovu funkciju pamćenja, široku inteligenciju, zadržavanje vida i povezivanje riječi. Također se mogu podvrgnuti funkcionalnom testu magnetske rezonancije (fMRI) ili testu pozitronske emisijske topografije (PET) kako bi vidjeli postoje li vidljivi problemi s mozgom.
Posljednjih godina neuropsihologija je počela sve učinkovitije koristiti računalne simulacije. Ovaj pristup neuropsihologiji, koji se naziva konekcionizam, koristi složene umjetne neuronske mreže za simulaciju, na vrlo osnovnoj razini, ljudskog mozga. Nakon što se razvije razuman model, može se umjetno oštetiti, simulirajući lezije ili druge fizičke traume, kako bi se vidjelo što će se dogoditi. Iako nijedna umjetna neuronska mreža nije ni blizu savršenoj simulaciji ljudskog mozga, razina fine kontrole i dobivenih podataka čini konekcionizam vrlo učinkovitim načinom da saznate više o posljedicama ozljeda mozga.
Dok se najveći dio neuropsihologije odvija na kliničkoj razini, velik dio popularnog interesa usmjeren je na eksperimentalnu neuropsihologiju. Ova škola proučava zdrave pojedince, a ne one koji pate od neke vrste moždane traume, i gleda kako oni reagiraju na različite inpute. To je učinjeno kako bi se pokušalo bolje razumjeti način na koji naš mozak radi i kako na njih utječu odgovori našeg živčanog sustava, što zauzvrat može pomoći kliničkim istraživačima da otkriju nove lijekove i tretmane. Zbog njihove popularne prirode, o studijama koje su proveli eksperimentalni neuropsiholozi često pišu novinari u popularnim publikacijama.