Das Gehirn und die Kognitionswissenschaft sind miteinander verbunden, da die Kognitionswissenschaft das interdisziplinäre Studium des Geistes und der Intelligenz ist und das Gehirn die physikalische und biologische Grundlage des Geistes und der Intelligenz ist. Die Funktionsweise des Gehirns war schon immer ein Rätsel, aber technologische Fortschritte wie die Bildgebung haben zu einem breiteren Verständnis der Vorgänge im Gehirn bei Prozessen wie Denken, Gedächtnis und der Verarbeitung sensorischer Eingaben geführt. Diese Prozesse führen zu kognitiven Veränderungen. Die Beziehung zwischen Gehirn und Kognitionswissenschaft ist eine biologische, psychologische und physiologische.
Kognitionswissenschaft ist eine relativ neue Disziplin, die aus Disziplinen wie Psychologie, Philosophie, Anthropologie, Neurowissenschaften, Soziologie und Pädagogik besteht. Es ist die wissenschaftliche Untersuchung dessen, was Kognition ist, wie Informationen verarbeitet werden und welche Auswirkungen diese Verarbeitung auf das Verhalten hat. Dank ausgeklügelter Bildgebung des Gehirns ist es jetzt möglich, Aktivitäten im Gehirn zu analysieren, während es verschiedene kognitive Aufgaben erfüllt. Das Verhalten kann mit der physiologischen Gehirnfunktion in Verbindung gebracht werden, was wiederum zu einem besseren Verständnis der Informationsverarbeitung führt.
Die Disziplin, die sich am meisten mit dem Gehirn und der Kognitionswissenschaft beschäftigt, ist die kognitive Neurowissenschaft. Dabei geht es um die wissenschaftliche Erforschung der biologischen Grundlagen der Kognition, insbesondere der neuronalen Bahnen der mentalen Verarbeitung. Grundsätzlich besteht das Ziel der kognitiven Neurowissenschaften darin, zu beschreiben, wie das Gehirn den Geist erschafft, und das Ziel der Kognitionswissenschaft ist es, den Geist zu studieren. Es ist kein Zufall, dass Kognitionswissenschaft, kognitive Neurowissenschaft und ausgefeiltere bildgebende Verfahren des Gehirns fast gleichzeitig entstanden sind. Ein Studienfach kann nur dann als Wissenschaft eingestuft werden, wenn es messbar ist und dies erst durch den technologischen Fortschritt möglich wurde.
Viele der Prinzipien, die wir aus dem Studium des Gehirns und der Kognitionswissenschaft gelernt haben, werden auf Bereiche wie Bildung, künstliche Intelligenz und Psychoanalyse angewendet. Viele der Funktionen des Gehirns sind noch unbekannt, aber was bekannt wurde, hat vieles von dem verändert, was für wahr gehalten wurde. So galt beispielsweise einst als Tatsache, dass das Gehirn irgendwann in der Mitte der Adoleszenz aufhörte, sich zu entwickeln, heute weiß man aber, dass sich das Gehirn über das 20. Lebensjahr hinaus weiter entwickelt. Es wurde auch entdeckt, dass die Aufnahme und Verarbeitung von Informationen werden durch eine Kombination biologischer, kognitiver und psychosozialer Faktoren bestimmt und nicht nur durch einen Faktor unter Ausschluss der anderen. Wichtige Erkenntnisse wurden in so unterschiedlichen Bereichen wie Lernstörungen wie Legasthenie, dem Prozess des Spracherwerbs, Verhaltensfinanzierung und kognitiven Verzerrungen und Risikowahrnehmung gewonnen.