Ένα εργαστήριο νευροεπιστήμης είναι μια εγκατάσταση όπου οι άνθρωποι έχουν πρόσβαση σε εξοπλισμό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της νευροεπιστήμης. Η εγκατάσταση μπορεί επίσης να συνδέεται με μια ομάδα δυνητικών υποκειμένων μελέτης και να έχει τη δυνατότητα να προσλαμβάνει άτομα για συγκεκριμένες μελέτες. Για παράδειγμα, ένα εργαστήριο νευροεπιστημών σε μια πανεπιστημιούπολη κολεγίου θα είχε πιθανώς μια μεγάλη ομάδα προπτυχιακών φοιτητών διαθέσιμο για σπουδές και το εργαστήριο θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει διάφορες συνδέσεις για να βρει άτομα με συγκεκριμένες νευρολογικές διαταραχές, θέματα σε ένα συγκεκριμένο εύρος ηλικιών και θέματα που μπορεί να συναντηθούν άλλα κριτήρια σπουδών.
Ένα από τα βασικά στοιχεία ενός εργαστηρίου νευροεπιστήμης είναι ο εξοπλισμός νευροαπεικόνισης, ο οποίος χρησιμοποιείται για την οπτικοποίηση του εγκεφάλου. Αυτός ο εξοπλισμός μπορεί να περιλαμβάνει τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) και σαρωτές λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI) για απεικόνιση του εγκεφάλου. Ένα εργαστήριο νευροεπιστήμης μπορεί επίσης να διαθέτει εργαλεία που έχουν σχεδιαστεί για να εξερευνούν την οπτική και ακουστική επεξεργασία, μαζί με εξοπλισμό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση του καρδιακού παλμού και άλλων φυσιολογικών αλλαγών στα υποκείμενα της μελέτης.
Εκτός από την αποθήκευση εξοπλισμού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συλλογή δεδομένων για μελέτες, ένα εργαστήριο νευροεπιστημών συνήθως διαθέτει επίσης υπολογιστές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για επεξεργασία δεδομένων και μοντελοποίηση δεδομένων. Τα συστήματα υπολογιστών πρέπει να είναι ισχυρά και πολύ εξελιγμένα για να αντιμετωπίζουν τον όγκο των δεδομένων που εμπλέκονται και μπορεί να είναι φορτωμένα με προγράμματα που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για την επεξεργασία δεδομένων νευροεπιστήμης. Η αποθήκευση δεδομένων είναι επίσης αναγκαιότητα, καθώς τόσο τα ακατέργαστα όσο και τα επεξεργασμένα δεδομένα αποθηκεύονται επιτόπου και μερικές φορές σε άλλη τοποθεσία για πλεονασμό σε περίπτωση που οι πληροφορίες παραβιάζονται ή καταστραφούν.
Κλασικά, τα εργαστήρια νευροεπιστημών περιλαμβάνουν και χώρους γραφείων. Το βασικό εργαστηριακό προσωπικό και οι ερευνητές κατάταξης έχουν τα δικά τους γραφεία, ενώ οι επισκέπτες ερευνητές και φοιτητές ενδέχεται να υποχρεωθούν να μοιράζονται χώρο γραφείου, ανάλογα με τη διάταξη του εργαστηρίου. Αίθουσες συνεδριάσεων και άλλοι δημόσιοι χώροι για συναντήσεις μπορεί επίσης να είναι διαθέσιμοι σε άτομα που εργάζονται στο εργαστήριο νευροεπιστημών.
Ειδικός εξοπλισμός μπορεί να είναι διαθέσιμος σε εργαστήρια που εστιάζουν σε συγκεκριμένα είδη νευροεπιστήμης, όπως η μοριακή νευροεπιστήμη, η κοινωνική γνωστική νευροεπιστήμη, η ακουστική νευροεπιστήμη και η κλινική νευροεπιστήμη. Επειδή οι ερευνητές σε ένα εργαστήριο νευροεπιστημών εργάζονται με ανθρώπινα υποκείμενα, αναμένεται να τηρούν αυστηρές ηθικές κατευθυντήριες γραμμές, οι οποίες περιλαμβάνουν αναθεωρήσεις της προτεινόμενης έρευνάς τους από ανεξάρτητο συμβούλιο δεοντολογίας, ενημερωμένη συγκατάθεση για τους συμμετέχοντες στη μελέτη και συμμόρφωση με τις γενικές οδηγίες για την εργασία με ανθρώπους . Ορισμένα εργαστήρια νευροεπιστήμης μπορεί να έχουν έναν ηθικολόγο ή κριτή στο προσωπικό που είναι υπεύθυνος να διατηρεί το εργαστήριο ηθικό και ειλικρινές.