De biologische psychologie is de wetenschappelijke bestudering van de biologische basis van het gedrag en de psychische processen denken, voelen en bewustzijn van mensen. Ook de resultaten van dieronderzoek, dat strikt genomen onderdeel vormt van de neurowetenschap, zijn een belangrijke bron van informatie voor de biologisch psycholoog.
Aan de biologische psychologie verwante disciplines zijn de psychofysiologie, de fysiologische psychologie en de neuropsychologie. Recenter is het gebruik van de term cognitieve neurowetenschap. Omdat het onderscheid tussen al deze gebieden en termen geleidelijk aan het vervagen is, willen we hier volstaan met de meer algemene en overkoepelende term biologische psychologie. Wél zal hieronder een schets worden gegeven van de verschillende invalshoeken waarvan men in dit type wetenschappelijk onderzoek uit kan gaan.
Biologische psychologie maakt meestal gebruik van experimenteel onderzoek van menselijke proefpersonen, waarbij het met name gaat om de analyse van de veranderingen in fysiologische activiteit van het lichaam, als gevolg van manipulatie van bepaalde taakconditities. Deze fysiologische activiteit kan betrekking hebben op het autonome zenuwstelsel zoals hartslag, ademhaling, huidgeleiding en pupildiameter, maar ook op het centrale zenuwstelsel en de hersenen. Dit betreft onder andere het meten van spieractiviteit door middel van een elektromyogram of EMG, of hersenactiviteit door een elektro-encefalogram of Elektro-encefalografie (EEG). Er kan ook gebruikgemaakt worden van hersenbeeldvormende technieken zoals functionele MRI.