Každá akce, emoce a naučená dovednost má biologický základ. Behaviorální neurověda zkoumá tyto základy propojením nervových mechanismů s pozorovatelným chováním u zvířat a lidí.

Výzkumníci využívají léze, farmakologii, genetické nástroje, elektrofyziologii a zobrazovací metody k identifikaci obvodů a molekul, které generují specifické chování. Mezi klasické otázky patří, jak mozek vytváří vzpomínky, co řídí motivaci, jak se senzorické vjemy transformují do akce a proč se určité chování stává patologickým.

Tato oblast leží na průsečíku psychologie, fyziologie a molekulární biologie. Zjištění informují o léčbě závislostí, úzkosti, poruch pohybu a kognitivního poškození. Zvířecí modely zůstávají nezbytné, protože umožňují kauzální manipulace, které jsou u lidí zřídka možné, zatímco studie na lidech poskytují konečný test relevance.

Dobře navržený behaviorální experiment může odhalit, jak jedna synapse nebo distribuovaná síť formuje to, co organismus udělá dál.