Huomiotehtävät ovat toimintoja, jotka edellyttävät erityisten ärsykkeiden valitsemista havaitsemiseksi ja ymmärtämiseksi. Esimerkiksi matematiikan kotitehtävien tekeminen on huomiotehtävä, koska opiskelijan on keskityttävä ongelmaan ratkaistakseen sen. Tutkijat voivat kehittää huomiotehtäviä käytettäväksi tutkimuksissa, joissa tutkitaan, miten aivot käsittelevät kilpailevia ärsykkeitä ja lajittelee tietoja löytääkseen asianmukaista materiaalia. Tällaiset tutkimukset voivat olla erityisen tärkeitä, kun niihin osallistuu ihmisiä, joilla on vaikeuksia tällaisissa tehtävissä. Heidän aivotoimintansa voi antaa tietoa siitä, kuinka huomio kehittyy ja miten auttaa neurologisia vajaatoimintaa sairastavia potilaita.
Tällainen toiminta voi olla kuuloa, visuaalista tai kosketusta. Esimerkki kuulotehtävästä sisältää keskustelun valitsemisen tungosta huoneesta ja sen kiinnittämisestä huomiota puhujan sanomiseen ja siihen vastaamiseen. Lukeminen on visuaalinen tehtävä, kun taas tuntemattoman esineen tunteen ja rakenteen ymmärtäminen ja tunteminen on kosketeltavaa. Joihinkin tarkkailutehtäviin liittyy panos useista ärsykkeistä; esimerkiksi lentäjät kiinnittävät huomiota visuaalisiin, tunto- ja kuulovihjeisiin.
Huomiotehtävien luonne voi vaihdella. Keskitetyt tehtävät vaativat täydellistä keskittymistä tiettyihin ärsykkeisiin; kirurgi suorittaa keskittynyttä tarkkailutehtävää, joka on myös esimerkki jatkuvasta tehtävästä, jossa henkilön on jatkettava keskittymistä loppuun. Muut tehtävät voidaan jakaa tai segmentoida, jolloin ihmiset voivat vaihtaa tehtäviä tai käsitellä syötteitä useista lähteistä kerralla. Esimerkiksi joku, joka kokkaa illallista lapsia katsellessaan, osallistuu jaetun huomion tehtävään.
Havaintotehtävien tunnistamisessa ja suorittamisessa aivot käsittelevät valtavia määriä ympäröivän ympäristön ärsykkeitä ja määrittävät nopeasti, mitkä ovat tärkeimpiä. Kyky tehdä tämä tulee esiin, kun ihmiset kehittyvät ja heillä on mahdollisuus harjoitella. Esimerkiksi imeväisillä ja pikkulapsilla voi olla vaikeuksia keskittyvissä ja jatkuvissa tarkkailutehtävissä. Kognitiiviset häiriöt voivat myös aiheuttaa ongelmia, koska ne voivat häiritä aivojen osia, jotka osallistuvat ympäristön ärsykkeiden käsittelyyn ja priorisointiin.
Huomiotehtäviä kehittävät tutkijat suunnittelevat ne erittäin huolellisesti varmistaakseen, että he ymmärtävät tarkalleen, mitä he opiskelevat. Jos tehtävä on liian epämääräinen tai monimutkainen, se saattaa aktivoida lukuisia aivojen alueita ja antaa sotkuisia tuloksia. Joissakin tapauksissa on aktiivinen halu hämmentää tai haastaa ihmisiä oppimaan, miten kohteet käsittelevät ympäristöä kilpailevilla ärsykkeillä, kuten autolla ajamisella puhelun aikana.