Neurotiede on laaja tutkimusalue, joka kattaa hermoston toiminnan. Ihmiset, jotka ovat kiinnostuneita neurotieteestä, voivat työskennellä monilla aloilla psykologiasta tietojenkäsittelytieteeseen. Lukuisat oppilaitokset ympäri maailmaa tarjoavat neurotieteen koulutusta, usein erityisellä kaltevuudella tai painopisteellä. Monet näistä instituutioista tekevät myös huippututkimusta, joka tutkii ihmismielen toimintaa yrittäessään tietää enemmän ihmisistä ja tavoista, joilla he ovat vuorovaikutuksessa maailman kanssa.
Neurotiede alkoi tieteenalana kehittyä 20 -luvun puolivälissä, kun hermoston toimintaa valaiseva tekniikka alkoi kehittyä. Kunnes kehitettiin laitteita, kuten magneettikuvaus (MRI), aivot olivat musta laatikko; tiedemiehet syöttäisivät tietoja, ja aivot voisivat laittaa tiedot ulos, mutta kukaan ei tiennyt, mitä sisällä tapahtui. Kehitys sellaisilla aloilla kuin molekyylibiologia ja tietojenkäsittelytiede paransi tätä alaa entisestään tarjoamalla enemmän tietoa ja työkaluja työskentelyyn.
Hermosto voidaan jakaa kahteen pääosaan. Keskushermostoon kuuluu aivot ja selkäydin, kun taas perifeeriseen hermostoon kuuluu laaja hermosolujen verkosto kaikkialla muualla kehossa. Monet rakenteet sisältyvät hermostoon perushermoista gliasoluihin, ja niiden vuorovaikutus on poikkeuksellisen monimutkainen. Ihmisen hermosto lähettää jatkuvasti tietoa ja vastaanottaa sitä, ja yksittäisen kehon selviytyminen perustuu toimivaan hermostoon.
Neurotieteilijät tarkastelevat kaikkia hermoston osa -alueita; he tutkivat hermojen lähettämiä biokemiallisia signaaleja, eri aineiden vaikutuksia hermostoon, hermoston evoluutiokehitystä ja monia muita asioita. Jotkut keskittyvät terveisiin hermostoihin, kun taas toiset tutkivat patologiaa ja tutkivat, mikä aiheuttaa hermoston epäonnistumisen ja miten hermostosairauksia voidaan estää tai hoitaa.
Psykologit ja psykiatrit tutkivat, miten hermosto vaikuttaa ihmisten käyttäytymiseen, keskittyen aivoihin ja tapoihin, joilla se käsittelee tietoa. Tietojenkäsittelytieteilijät ja insinöörit mallinnavat keinotekoisia hermoverkkoja kehon biologisen verkon laskemiseen ja kokeilevat esimerkiksi proteesien luomista, jotka voivat itse vastata hermoston signaaleihin ja tehdä niistä toimivia käyttäjilleen. Neurokirurgit suorittavat aivoissa herkkiä kirurgisia toimenpiteitä, kun taas muut neurotieteen asiantuntijat katsovat, miten ihmiset oppivat, ajattelevat, hankkivat kieliä ja suorittavat tehtäviä muistamisesta hengittämiseen ja sinfonioiden säveltämiseen.