Neuropsychologia zajmuje się badaniem zmian w ludzkim zachowaniu i funkcjonowaniu poznawczym, często po jakimś fizycznym uszkodzeniu mózgu. Jest to zatem skrzyżowanie psychologii i neurologii klinicznej. W większości neuropsychologia jest nauką stosowaną, a większość neuropsychologów aktywnie stara się pomóc pacjentom w warunkach klinicznych. Poza leczeniem klinicznym neuropsychologowie mogą również być aktywni w diagnozowaniu zmian behawioralnych u ludzi w sprawach sądowych, dając wgląd w reakcje psychologiczne na stałe w projektowaniu produktu, badając reakcje zdrowych pacjentów na bodźce lub pracując nad nowymi terapiami klinicznymi dla zaburzeń.
W badaniach klinicznych neuropsychologia często bada ludzi, którzy doznali jakiegoś rodzaju uszkodzenia mózgu. Patrząc na rodzaj zmiany, dotknięty obszar i objawy, pomagają lepiej zrozumieć, w jaki sposób różne obszary mózgu wpływają na zachowanie i funkcje poznawcze. Ta praca pomogła stworzyć lepszą mapę mózgu w ciągu ostatnich dwóch dekad i dała neuropsychologom lepsze narzędzia do wykonywania swojej pracy.
W obliczu pacjenta cierpiącego na jakieś zaburzenie poznawcze, pierwszym zadaniem, jakie podejmuje neuropsycholog, jest próba odkrycia, czy zaburzenie jest spowodowane faktyczną patologią fizyczną, czy też jest to zaburzenie czysto psychologiczne. Odbywa się to za pomocą narzędzi psychologicznych i neurologicznych. Na przykład pacjent może wykonać szereg różnych standaryzowanych testów, sprawdzając jego funkcję pamięci, szeroką inteligencję, retencję wzrokową i skojarzenia słów. Mogą również przejść funkcjonalny test rezonansu magnetycznego (fMRI) lub test pozytonowej topografii emisji (PET), aby sprawdzić, czy występują widoczne problemy z mózgiem.
W ostatnich latach neuropsychologia zaczęła coraz skuteczniej wykorzystywać symulacje komputerowe. To podejście do neuropsychologii, określane jako koneksjonizm, wykorzystuje złożone sztuczne sieci neuronowe do symulacji, na bardzo podstawowym poziomie, ludzkiego mózgu. Po opracowaniu rozsądnego modelu można go sztucznie uszkodzić, symulując uszkodzenia lub inne urazy fizyczne, aby zobaczyć, co się stanie. Chociaż żadna sztuczna sieć neuronowa nie zbliża się do perfekcyjnej symulacji ludzkiego mózgu, poziom precyzyjnej kontroli i uzyskiwanych danych sprawia, że koneksjonizm jest bardzo skutecznym sposobem na poznanie konsekwencji urazów mózgu.
Podczas gdy większość neuropsychologii ma miejsce na poziomie klinicznym, duże zainteresowanie skupia się na neuropsychologii eksperymentalnej. Ta szkoła bada osoby zdrowe, a nie te, które cierpią z powodu jakiegoś urazu mózgu, i sprawdza, jak reagują na różne sygnały. Odbywa się to, aby spróbować lepiej zrozumieć sposób, w jaki działają nasze mózgi i jaki wpływ mają na nie reakcje naszego układu nerwowego, co z kolei może pomóc naukowcom klinicznym odkryć nowe leki i metody leczenia. Ze względu na ich popularność, o badaniach prowadzonych przez eksperymentalnych neuropsychologów często piszą dziennikarze w popularnych publikacjach.