Η γνωσιακή επιστήμη είναι διεπιστημονικός τομέας σπουδών που ασχολείται με τη μελέτη του νου και των γνωσιακών φαινομένων. Συνδυάζει προσεγγίσεις από τη φιλοσοφία, την ψυχολογία και τη γλωσσολογία με τις νευροεπιστήμες και την πληροφορική για την πληρέστερη κατανόηση της ανθρώπινης σκέψης και νόησης. Η έμφαση δίνεται στη διερεύνηση και την προσομοίωση των μηχανισμών που υποστηρίζουν τις ανθρώπινες γνωσιακές διαδικασίες, όπως είναι η αντίληψη, η προσοχή, η επίλυση προβλημάτων, καθώς και οι διάφορες μορφές μάθησης και μνήμης.
Η γνωσιακή επιστήμη αποτελεί εμπειρικό τομέα σπουδών, που βασίζεται κυρίως στα ευρήματα ειδικά σχεδιασμένων πειραμάτων για τη συγκριτική αξιολόγηση των θεωρητικών υποθέσεων. Κυρίαρχο ρόλο στη μελέτη και κατανόηση των νοητικών μηχανισμών παίζει η προσομοίωσή τους με απλοποιημένα υπολογιστικά μοντέλα, σύμφωνα με τις προσεγγίσεις του γενικευμένου επεξεργαστή συμβόλων, των τεχνητών νευρωνικών δικτύων, αυτόνομων ρομποτικών διαδραστικών πρακτόρων, ενσώματων και εκτεταμένων δυναμικών συστημάτων κ.ά.
Η γνωσιακή επιστήμη καλύπτει ένα τεράστιο εύρος μεθοδολογικών προσεγγίσεων από τους επιμέρους κλάδους της. Στη σύγχρονη έρευνα, ιδιαίτερη σημασία για την κατανόηση των νοητικών διεργασιών ως εγκεφαλικών λειτουργιών έχουν οι μέθοδοι νευροαπεικόνισης καθώς και καταγραφής άλλων σημάτων από τη φυσιολογία που δίνουν πληροφορίες για τη νόηση, όπως ο έλεγχος του βλέμματος. Οι νευροαπεικονιστικές μέθοδοι, με προεξάρχουσα τη λειτουργική μαγνητική τομογραφία (fMRI), μας πληροφορούν για το συντονισμό των νευρωνικών δικτύων και τις μεταβολές δραστηριότητας περιοχών του εγκεφάλου που θεωρούμε ότι επιτελούν τις νοητικές διεργασίες.
Η γνωσιακή επιστήμη είναι ανοιχτή σε διάφορα επιστημολογικά και φιλοσοφικά ρεύματα ως προς τη φύση της νόησης, της σχέσης μεταξύ εγκεφάλου και νου, τη διαθεωρητική αναγωγή μεταξύ επιστημονικών κλάδων, και τη σχέση μεταξύ παρατηρήσιμων δεδομένων και θεωρητικών κατασκευών.
