Ang cognitive neuroscience ay tumutukoy sa interdisciplinary na larangan ng pag-aaral na naglalayong maunawaan ang ugnayan sa pagitan ng utak at mga prosesong nagbibigay-malay, gaya ng perception, atensyon, memorya, wika, at paggawa ng desisyon. Kabilang dito ang paggamit ng iba't ibang pamamaraan, kabilang ang brain imaging, electrophysiology, at behavioral testing, upang siyasatin ang neural na batayan ng mga function ng cognitive. Ang pinakalayunin ng cognitive neuroscience ay makakuha ng komprehensibong pag-unawa sa kung paano pinoproseso ng utak ang impormasyon at bumubuo ng pag-uugali.