A ressonância magnética funcional, ou fMRI, mede a atividade cerebral através da deteção de alterações no fluxo sanguíneo. Quando uma região do cérebro se torna mais ativa, recebe um rápido aumento de sangue oxigenado; a fMRI regista esta resposta hemodinâmica.

O método transformou a neurociência cognitiva. Os investigadores podem observar quais as áreas que são ativadas durante a perceção, a memória, a linguagem, a tomada de decisões e a emoção enquanto o participante permanece deitado no aparelho de ressonância magnética, realizando tarefas cuidadosamente elaboradas. A resolução espacial é da ordem dos milímetros; a resolução temporal é limitada pela resposta mais lenta do fluxo sanguíneo, normalmente de alguns segundos. A combinação da ressonância magnética funcional (fMRI) com outras técnicas, como a eletroencefalografia (EEG), pode ajudar a compensar esta limitação temporal.

A interpretação requer cautela. O sinal BOLD é uma medida indireta da atividade neural, e uma região "ativada" não é necessariamente a única ou a principal causa do comportamento em estudo. Um planeamento experimental cuidadoso, limiares estatísticos apropriados e replicação continuam a ser essenciais. Apesar destas limitações, a fMRI mapeou redes em larga escala e gerou hipóteses que orientam tanto a investigação básica como a investigação clínica.

Quando a questão é quais as partes do cérebro que trabalham mais intensamente durante um determinado ato mental, a ressonância magnética funcional (fMRI) fornece a resposta mais utilizada.