La psicología biológica se ocupa principalmente de la relación entre los procesos psicológicos y los eventos fisiológicos subyacentes; en otras palabras, del fenómeno mente-cuerpo. El foco de su atención es el funcionamiento del cerebro y del resto del sistema nervioso considerados en las diversas actividades (pensar, aprender, sentir, percibir), que son propias del hombre y de los otros animales. 

La psicología biológica participa en el estudio de las bases físicas de la recepción de estímulos internos y externos por parte del sistema nervioso, en particular en lo que respecta al sistema visual y auditivo.

Otras áreas de estudio incluyen las bases fisiológicas del comportamiento motivado, las emociones, el aprendizaje, la memoria, la cognición y los trastornos mentales. También se consideran los factores físicos que afectan directamente al sistema nervioso, como la herencia, el metabolismo, las hormonas, las enfermedades, las drogas y la dieta.