Kognitiivinen neurotiede on tutkimusalue, joka selvittää erilaisten aivotutkimusmenetelmien avulla aivojen tiedonkäsittelyä. Kyse on pitkälti siitä, mitä mediassa ja arkikielessä yleensä kutsutaan ”aivotutkimukseksi”. Monitieteisen luonteensa vuoksi kognitiivisen neurotieteen tutkimus ja sen tulosten ymmärtäminen edellyttävät taustatietoja muun muassa psykologiasta, neurotieteestä sekä myös tekniikasta ja tietojenkäsittelytieteestä.