يسجل باحث نشاط الخلايا العصبية بينما يختار قرد الصورة التي يريدها. يدرس علم النفس البيولوجي كيف يُنتج الدماغ والهرمونات والجينات السلوك والحياة العقلية.

يستند هذا المجال إلى علم الأعصاب، وعلم وظائف الأعضاء، وعلم الوراثة. وتتنوع مواضيعه من الدوائر العصبية المسؤولة عن الجوع والنوم إلى تأثيرات النواقل العصبية على المزاج، والمساهمات الوراثية في تحديد الشخصية. وتشمل أساليبه التصوير الدماغي، ودراسات الآفات الدماغية، والتجارب الدوائية، وأدوات وراثية متطورة ذات دقة متزايدة.

يرفض علماء النفس البيولوجي أي فصل حاد بين البيولوجيا والتجربة. فالتعلم يُغير قوة الروابط العصبية، والضغط النفسي يُغير مستويات الهرمونات، والثقافة تُشكل كيفية التعبير عن الاستعدادات الوراثية. وتظهر تطبيقات سريرية في علم الأدوية النفسية، وإعادة التأهيل العصبي، وفهم اضطرابات مثل مرض باركنسون والاكتئاب. ويُبقي هذا التخصص علم النفس مُرتبطًا بالأنظمة الفيزيائية التي تُشكل العقل.

كل فكرة ودافع يترك أثراً في الأنسجة الحية.