Det er hovedsakelig utviklingen av funksjonelle hjerneavbildningsteknikker som har gjort det mulig å studere kognisjon fra et nevralt perspektiv . Studiet av hjerneaktivitet gir forskeren detaljert informasjon om hjernens funksjon og struktur; hvor og når spesifikke kognitive prosesser opererer. Slik informasjon gjør forskeren i stand til å determinere hvilke deler av hjernen som aktiveres når man utfører en oppgave og hvorvidt to oppgaver involverer samme hjerneområder. PET (positron emission tomography) og fMRI (functional magnetic resonance imaging) regnes som de mest brukte teknikkene innen hjernavbildning. Imidlertid er også TMS (transcranial magnetic stimulation), elektrofysiologiske metoder som EEG (electroencephalography), ERP (event related potentials) og single-cell målinger og magnetfysiologiske metoder som MEG (magnetoencephalography) kjente avbildningsteknikker som brukes innenfor kognitiv nevrovitenskap.