يعمل علم النفس الفسيولوجي على دراسة التفاعل بين الأداء العقلي والنظام الفسيولوجي للجسم.
ويتم ذلك عن طريق قياس طول موجات المخ، وتقييم ضغط الدم ونشاط القلب ومعدل التنفس ومستويات الهرمونات والمواد الكيميائية الأخرى التي تساعد في تحديد المشاعر والسلوكيات، ويهدف العلم إلى فهم عمليات الدماغ والجهاز العصبي وتاريخ الأحداث الحيوية التي تؤثر على صحة المرضى وسلوكهم وعلاقتهم الاجتماعية.
وتسهم فهم هذه العمليات في تطوير العلاجات النفسية وتحسين النتائج العلاجية وتقديم المساعدة للأفراد الذين يعانون من الاضطرابات النفسية والعصبية.