Neurotieteellinen laboratorio on laitos, jossa ihmisillä on käytettävissään laitteita, joita voidaan käyttää neurotieteen tutkimiseen. Laitos voi myös liittyä potentiaalisten oppiaineiden joukkoon, ja sillä voi olla mahdollisuus rekrytoida aiheita tiettyihin opintoihin. Esimerkiksi korkeakoulun kampuksella sijaitsevassa neurotieteellisessä laboratoriossa olisi luultavasti suuri joukko perustutkinto -opiskelijoita opiskelua varten, ja laboratorio voisi hyödyntää erilaisia yhteyksiä löytääkseen ihmisiä, joilla on erityisiä neurologisia häiriöitä, tietyn ikäryhmän aiheita ja aiheita, jotka voivat tavata muut opiskelukriteerit.
Yksi neurotieteen laboratorion keskeisistä osista on neurokuvauslaite, jota käytetään aivojen visualisointiin. Tämä laite voi sisältää positroniemissiotomografian (PET) ja toiminnalliset magneettikuvaus (fMRI) -skannerit aivojen kuvantamiseen. Neurotieteen laboratoriossa voi olla myös työkaluja, jotka on suunniteltu tutkimaan visuaalista ja kuuloista käsittelyä, sekä laitteita, joita voidaan käyttää sykkeen ja muiden fysiologisten muutosten seuraamiseen tutkimuskohteissa.
Sen lisäksi, että neurotieteen laboratoriossa on laitteita, joita voidaan käyttää tietojen keräämiseen tutkimuksia varten, on yleensä myös tietokoneita, joita voidaan käyttää tietojen käsittelyyn ja tietojen mallintamiseen. Tietokonejärjestelmien on oltava tehokkaita ja erittäin kehittyneitä, jotta ne voivat käsitellä mukana olevan datamäärän, ja ne voivat olla ladattu ohjelmilla, jotka on suunniteltu erityisesti neurotiedon tietojen käsittelyä varten. Tietojen tallentaminen on myös välttämätöntä, sillä sekä raakatietoja että käsiteltyjä tietoja säilytetään paikan päällä ja joskus toisessa paikassa redundanssia varten, jos tiedot vaarantuvat tai vahingoittuvat.
Klassisesti neurotieteen laboratorioihin kuuluu myös toimistotilaa. Keskeisillä laboratoriohenkilöstöillä ja tutkijoilla on oma toimisto, kun taas vierailevat tutkijat ja opiskelijat voivat joutua jakamaan toimistotilaa laboratorion kokoonpanosta riippuen. Kokoustilat ja muut julkiset kokoustilat voivat olla myös neurotieteen laboratoriossa työskentelevien ihmisten käytettävissä.
Erikoislaitteita voi olla saatavana laboratorioissa, jotka keskittyvät tietyntyyppiseen neurotieteeseen, kuten molekyylin neurotiede, sosiaalinen kognitiivinen neurotiede, kuuloinen neurotiede ja kliininen neurotiede. Koska neurotieteellisen laboratorion tutkijat työskentelevät ihmisaiheiden kanssa, heidän odotetaan noudattavan tiukkoja eettisiä ohjeita, joihin kuuluu riippumattoman eettisen toimikunnan tekemä tarkastus heidän ehdottamastaan tutkimuksesta, tietoinen suostumus tutkimushenkilöille ja yleisten ohjeiden noudattaminen työskennellessään ihmisaiheiden kanssa . Joidenkin neurotieteellisten laboratorioiden henkilökunnassa voi olla etiikka tai arvioija, joka on vastuussa laboratorion eettisyyden ja rehellisyyden säilyttämisestä.