Funkční magnetická rezonance neboli fMRI měří mozkovou aktivitu detekcí změn v průtoku krve. Když se oblast mozku stane aktivnější, dojde k rychlému nárůstu okysličené krve; fMRI zaznamenává tuto hemodynamickou reakci.

Tato metoda transformovala kognitivní neurovědu. Vědci mohou pozorovat, které oblasti jsou zapojeny během vnímání, paměti, jazyka, rozhodování a emocí, zatímco účastník leží ve skeneru a provádí pečlivě navržené úkoly. Prostorové rozlišení je řádově v milimetrech; časové rozlišení je omezeno pomalejší reakcí průtoku krve, obvykle několika sekundami. Kombinace fMRI s dalšími technikami, jako je EEG, může pomoci kompenzovat časové omezení.

Interpretace vyžaduje opatrnost. Signál BOLD je nepřímým měřítkem nervové aktivity a „rozsvícená“ oblast nemusí být nutně jedinou nebo primární příčinou studovaného chování. Pečlivý experimentální návrh, vhodné statistické prahy a replikace zůstávají nezbytné. Navzdory těmto omezením fMRI zmapovala rozsáhlé sítě a generovala hypotézy, které vedou jak základní výzkum, tak klinické zkoumání.

Pokud je otázkou, které části mozku pracují během konkrétního mentálního aktu více, fMRI poskytuje nejčastěji používanou odpověď.