Neurowetenschap is de wetenschap die zich bezighoudt met alle aspecten van het zenuwstelsel. Het is een relatief jong vakgebied binnen de natuurwetenschappen, met verschillende specialisaties, bijvoorbeeld de neurofysiologie en de neuroanatomie, die onderling echter nauw samenhangen. Basisprincipes van de neurowetenschap liggen op moleculair en cellulair niveau, maar ook de functionele anatomie van het zenuwstelsel, vooral met betrekking tot waarneming en beweging, behoort hiertoe. Gedrag en cognitie worden op neuraal niveau bekeken. Ook de genetica is belangrijk in de neurowetenschap.
De vijf centrale vragen die de neurowetenschap zich stelt, zijn volgens Eric Kandel: