Creierul și știința cognitivă sunt interconectate, deoarece știința cognitivă este studiul interdisciplinar al minții și inteligenței, iar creierul este baza fizică și biologică a minții și inteligenței. Funcționarea creierului a fost întotdeauna un mister, dar progresele tehnologice, cum ar fi imagistica, au condus la o înțelegere mai largă a ceea ce se întâmplă în creier în timpul proceselor precum gândirea, memoria și procesarea intrărilor senzoriale. Aceste procese duc la schimbări cognitive. Relația dintre creier și știința cognitivă este una biologică, psihologică și fiziologică.
Știința cognitivă este o disciplină relativ nouă, care constă din discipline precum psihologia, filozofia, antropologia, neuroștiința, sociologia și educația. Este studiul științific al cunoașterii, al modului în care este procesată informația și al efectelor pe care le are acest proces asupra comportamentului. Datorită imagistică sofisticată a creierului, acum este posibil să se analizeze activitatea din creier în timp ce acesta îndeplinește diverse sarcini cognitive. Comportamentul poate fi legat de funcția fiziologică a creierului, care, la rândul său, duce la o mai bună înțelegere a modului în care sunt procesate informațiile.
Disciplina care se preocupă cel mai mult de creier și știința cognitivă este cea a neuroștiinței cognitive. Aceasta se referă la studiul științific al bazei biologice a cogniției, în special a căilor neuronale ale procesării mentale. Practic, scopul neuroștiinței cognitive este de a descrie modul în care creierul creează mintea, iar scopul științei cognitive este de a studia mintea. Nu este o coincidență că știința cognitivă, neuroștiința cognitivă și tehnicile mai sofisticate de imagistică a creierului au apărut aproape concomitent. Un domeniu de studiu poate fi clasificat ca știință doar atunci când poate fi măsurat și doar prin progresele tehnologice acest lucru a devenit posibil.
Multe dintre principiile învățate din studierea creierului și a științei cognitive sunt aplicate în domenii precum educația, inteligența artificială și psihanaliza. Multe dintre funcțiile creierului sunt încă necunoscute, dar ceea ce a devenit cunoscut a schimbat mult din ceea ce se credea a fi adevărat. De exemplu, odată a fost considerat un fapt că creierul a încetat să se dezvolte la un moment dat la mijlocul adolescenței, dar acum se știe că creierul continuă să se dezvolte și după vârsta de 20 de ani. De asemenea, s-a descoperit că aportul și procesarea de informația este determinată de o combinație de factori biologici, cognitivi și psihosociali, mai degrabă decât de un singur factor, cu excluderea celorlalți. Au fost obținute informații importante în domenii la fel de diverse precum tulburările de învățare precum dislexia, procesul de achiziție a limbajului, finanțarea comportamentală și părtinirea cognitivă și percepția riscului.