• 分子与细胞神经科学：研究神经系统中的分子（离子通道、神经递质、蛋白质等）和细胞（各种类型的神经元、胶质细胞等），神经疾病和神经系统的发育主要是在这个层面进行研究。
• 系统与环路神经科学：在实验动物（斑马鱼、果蝇、老鼠、猴子等）上通过侵入式方法（电生理、光遗传等）研究感知觉、抉择、学习与记忆等认知功能的神经环路机制
• 认知与行为神经科学：在人类上通过非侵入式方法（EEG、fMRI等）研究感知觉、抉择、学习与记忆、语言、情感、意识等高级认知功能的神经机制
• 演化与比较神经科学：通过跨物种的对比，研究认知系统的差异与演化过程
• 理论与计算神经科学：以理解大脑为目的，利用数理工具对神经系统和认知过程进行分析和建模。给人工智能带来启发的领域，被认为是通向强人工智能的学科。