Die Biologische Psychologie beschäftigt sich mit den biologischen Grundlagen des Verhaltens und Erlebens. Dazu gehören sowohl dessen neuroanatomische, neurofunktionelle, neurophysiologische und biochemische Ursachen und Korrelate, als auch die Auswirkungen von Verhalten und Erleben (etwa von Lernen, Gedächtnis, Angst, Stress, Schlaf, psychischen Erkrankungen) auf physiologische Prozesse.
Die Wissenschaftler*innen untersuchen beispielsweise anhand zahlreicher Messgrößen das Zusammenspiel zwischen Verhalten bzw. Erleben und dem Gehirn sowie anderen Körperorganen. Dazu werden – im Hinblick auf zentralnervöse Parameter - als bildgebende Verfahren die Elektroencephalographie (EEG), die Magnetencephalographie (MEG) sowie die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) und die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) eingesetzt. Bei der Messung peripher physiologischer Prozesse werden vorrangig das Elektrokardiogramm (EKG), die elektrodermale Aktivität und die Muskelaktivität erfasst. Zudem nutzt die Biologische Psychologie die Erfassung von chemischen (Neurotransmitter, Hormone, immunologische Signale, etc.) und genetischen Markern. Zunehmend interessieren auch die Verhaltenseffekte experimenteller Stimulation von Hirnfunktionen, etwa durch transkranielle Magnetstimulation (TMS).
In der Neuropsychologie wird der Zusammenhang zwischen Hirnfunktionen und Verhalten unter besonderer Berücksichtigung klinischer Störungen (wie Sprachstörungen, Aufmerksamkeitsstörungen, Neglect) untersucht. Sie widmet sich außerdem der Therapie von neuropsychologischen Ausfällen.
Biologische Psychologie und Neuropsychologie sind insgesamt sehr forschungs- und drittmittelstarke Teildisziplinen der Psychologie. Sie arbeiten naturgemäß zumeist in einem interdisziplinären Umfeld und kooperieren mit den relevanten Teildisziplinen der Psychologie, Biologie, Medizin und Neurowissenschaften.