腦科學，狹義上等同於神經科學，是一門專注於研究神經系統，特別是大腦的分子水平、細胞水平、細胞間的變化過程以及這些過程在中區功能控制系統內的整合作用的科學。
腦科學旨在揭示大腦產生感知、情感、意識、思維、語言、記憶、學習、創造等高級認知功能的物質基礎和神經網絡。腦科學的研究內容還涉及神經元的連接方式、工作原理及其與腦部活動的關聯，旨在幫助科學家更好地理解人類內部構造，同時探索治療腦部疾病的方案。
此外，腦科學還涉及認知神經科學、計算神經科學、神經工程等多箇學科領域，旨在揭示大腦的高級認知功能與其物質基礎、神經網絡、電活動、基因表達、環境因素間的關係。