生物学の理論的基礎は、現代の自然科学の多くがそうであるように、根本的に物理主義的である。研究対象は、まず第一に、物理的過程であり、これが心的活動や行動の基礎であると考えられている。心的現象を説明することについて生物学があげる成果は増え続けているが、このことは生物学がその基礎に据えた「脳状態の変化なくして心的状態の変化はない」という仮定を否定する経験的反駁がまったくないためであると見なされている。神経生物学の分野には、数多くの下位分野があり、それらは心的状態と物理的状態や物理的過程との関係と関連がある。感覚の神経生理学は、知覚過程と刺激過程の間の関係を研究する。認知神経科学は、心的過程と神経過程の相関関係を研究する。神経心理学は、心的能力がそれぞれ、脳の特定の解剖学的領域に依存していることを示す。最後に進化生物学は、人間の神経システムの起源と発展を研究し、心的現象の発展を最も原初的な段階からはじめて、個体発生と系統発生の観点から描き出す。神経科学の方法論的な突破口（ブレイク・スルー）、とりわけハイテクである脳機能イメージング技術の導入のおかげで、科学者たちは増加する野心的な研究プログラムを洗練させることに取り組みだした。主要な目的（ゴール）のひとつは、心的機能に対応する神経過程を描写し把握することである（「神経相関」を参照）。デュ・ボア・レーモンやジョン・カリュー・エックルスのようなごく一部の神経生物学者たちは、心的現象が脳過程に「還元」される可能性を否定しているが、その理由は部分的には宗教的なものである。しかし、現在の神経生物学者であり哲学者であるゲルハルト・ロートは、一種の「非還元主義的唯物論」を擁護している。
人間は科学研究を追行する主体であると同時に、自然科学の言葉で記述される対象のひとつでもある。心の状態は物理的な体の状態と無関係ではなく、それゆえ人間を物理的に記述していく自然科学の営みは、心の哲学においても重要な役割を担う。心と関連した物理的な過程について研究している科学の分野には次のようなものがある。生物学、コンピューターサイエンス、認知科学、サイバネティクス、言語学、医学、薬理学、心理学心楽。
心の哲学はまた、自己の概念にも影響をもたらす。これまで西洋哲学を信じる人々は「“自己”“私”といった用語・概念で“本質”的で不変的な人間の《核心部分》を指せると思っていたが、西洋では最近になって心の哲学者たちは、自己のようなものは存在しないと言い始めた。 “普遍的で本質的な核心部分としての自己”という概念は、デカルトの“非物質的魂”という考え方から導きだされた。物理主義的な哲学者のスタンスと、ヒュームが行った自己という概念への懐疑が哲学者たちに広く受け入れられていることもあって、“非物質的な魂”といった考えは、最近の西洋の哲学者たちには受け入れられなくなってきた。ヒュームは、彼自身が何か行うこと、考えること、感じることを捕まえることができなかったのである。
数え切れないほど多くの主題が、心の哲学で発展してきた考えによって影響を受けている。わかりやすい例で言えば、死やその定義的性質の“本質”、感情の、知覚の、そして記憶の“本質”は何か、といった問題である。心の哲学は“人は何ものであるか”、“人の同一性は何によって保たれるのか”といった問題も心と大いに関係づけている。ここでは心の哲学に結びついたうちでも、とくに注意を注がれている二つの主題について述べよう。すなわち自由意志と自己の問題である。
コンピューターサイエンスは、コンピュータのような手段を使った、自動的な情報処理に関心を持っている。少なくとも情報が代入された記号を処理する物理的システムに、関心を持っている。当初から、プログラマーは、有機体ならば「心」を必要とするような作業を、コンピュータが実行できるようにするプログラムを開発することができた。簡単な例で言えば、かけ算がそうである。しかしコンピュータが心を用いてかけ算している訳でないのは明らかである。いつか、そうしたことができるようになったとしても、我々はそれを心と呼ぶだろうか？この問いは、 人工知能の研究のおかげで、多くの哲学的議論の前線で行われている。人工知能（AI:artificial intelligence）の分野では、控えめな研究プログラムとより野心的な研究プログラムを区別するのが普通である。この区別はジョン・サール が強いAIと弱いAIという用語を用いて行ったものである。弱いAIの目的は、サールによれば、コンピュータが意識を持つことを試みるのではなく、ただ心的状態のシミュレーションに成功することである。強いAIの目的は、これとは逆に、人が持っているような意識をもつコンピュータを生み出すことである。強いAIの研究プログラムは、計算機理論のパイオニアの一人であるアラン・チューリングにまで遡る。「コンピュータは考えることができるか？」という問いへのひとつの答えとして、チューリングは有名なチューリング・テストを定式化した。チューリングの考えでは、一つの部屋にコンピュータが、となりの部屋に人間が入っていて、外からコンピュータと人間の両方に同じ質問をする。第3者がコンピュータと人間の両者を区別できない時には、コンピュータは「考える」のだといってよい。本質的に、チューリングの機械の知能についての考え方は、心の行動主義モデルを継承している。そこでは知性があるとは、知性が行うように振る舞うことなのだ。チューリング・テストは多くの批判を受けてきた。その中で最も有名なものはおそらく、サールによって定式化された 中国語の部屋 という思考実験 である。コンピュータやロボットが感覚質（クオリア）を持つことができるかどうかという問題は、いまだ手づかずのままである。人工知能の特殊性は「心身問題」を解くことに新たな貢献をすることができると信じるコンピューター科学者もいる。彼らは、すべてのコンピュータにおいて働いているソフトウェアとハードウェアの相互影響に基づいて、心と脳（ウェットウェア）の相互影響を理解するのに助けとなる理論がいつの日か発見されるだろうと言っている。