Neiropsiholoģija ir pētījums par izmaiņām cilvēka uzvedībā un kognitīvajā darbībā, bieži vien pēc kāda veida fiziskiem smadzeņu bojājumiem. Tāpēc tas ir psiholoģijas un klīniskās neiroloģijas krustpunkts. Lielākoties neiropsiholoģija ir lietišķa zinātne, un lielākā daļa neiropsihologu aktīvi cenšas palīdzēt pacientiem klīniskā vidē. Ārpus klīniskās ārstēšanas neiropsihologi var arī aktīvi diagnosticēt cilvēku uzvedības izmaiņas tiesas prāvās, sniegt ieskatu psiholoģiskajās reakcijās produkta izstrādei, pētīt veselu pacientu reakcijas uz stimuliem vai izstrādāt jaunas traucējumu klīniskas ārstēšanas metodes.
Klīniskajos pētījumos neiropsiholoģija bieži pārbauda cilvēkus, kuri ir cietuši no sava veida smadzeņu bojājumiem. Aplūkojot bojājuma veidu, skarto zonu un simptomus, tie palīdz labāk izprast, kā dažādas smadzeņu zonas ietekmē uzvedību un izziņu. Šis darbs pēdējo divu desmitgažu laikā ir palīdzējis izveidot labāku smadzeņu karti un devis neiropsihologiem labākus rīkus sava darba veikšanai.
Saskaroties ar pacientu, kas cieš no kāda veida kognitīviem traucējumiem, pirmais neiropsihologa uzdevums ir mēģināt noskaidrot, vai traucējumus izraisa reāla fiziska patoloģija, vai arī tas ir tikai psiholoģisks traucējums. Tas tiek darīts, izmantojot gan psiholoģiskos, gan neiroloģiskos instrumentus. Piemēram, pacients var veikt vairākus dažādus standartizētus testus, aplūkojot viņa atmiņas funkciju, plašo intelektu, redzes saglabāšanu un vārdu asociāciju. Viņiem var arī veikt funkcionālu magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (fMRI) testu vai pozitronu emisijas topogrāfijas (PET) testu, lai noskaidrotu, vai smadzenēs ir redzamas problēmas.
Pēdējos gados neiropsiholoģija arvien efektīvāk ir sākusi izmantot datorsimulācijas. Šī pieeja neiropsiholoģijai, ko dēvē par konekcionismu, izmanto sarežģītus mākslīgos neironu tīklus, lai ļoti elementārā līmenī modelētu cilvēka smadzenes. Kad ir izstrādāts saprātīgs modelis, to var mākslīgi sabojāt, imitējot bojājumus vai citas fiziskas traumas, lai redzētu, kas notiek. Lai gan neviens mākslīgais neironu tīkls ne tuvu neļauj perfekti simulēt cilvēka smadzenes, precīzās kontroles līmenis un iegūtie dati padara konnekcionismu par ļoti efektīvu veidu, kā uzzināt vairāk par smadzeņu traumu sekām.
Lai gan lielākā daļa neiropsiholoģijas notiek klīniskā līmenī, liela tautas interese ir vērsta uz eksperimentālo neiropsiholoģiju. Šajā skolā tiek pētīti veseli indivīdi, nevis tie, kas cieš no kāda veida smadzeņu traumām, un tiek apskatīts, kā viņi reaģē uz dažādiem ievadiem. Tas tiek darīts, lai mēģinātu labāk izprast, kā darbojas mūsu smadzenes un kā tās ietekmē mūsu nervu sistēmas reakcijas, kas savukārt var palīdzēt klīniskajiem pētniekiem atklāt jaunas zāles un ārstēšanas metodes. To populārā rakstura dēļ par eksperimentālo neiropsihologu veiktajiem pētījumiem žurnālisti bieži raksta populārās publikācijās.