認知神經科學的研究旨在闡明認知活動的腦機制，即人腦如何調用其各個層次的組成部分，包括分子、細胞、腦組織區域和整個大腦，來實現各種認知活動。傳統神經科學的壹些分支，如神經心理學、心理生理學、生理心理學、神經生物學和行為藥理學，吸收了認知科學的理論和神經科學的新技術，逐漸形成了認知神經科學的各個分支，如認知神經心理學、認知心理生理學、認知神經生物學和計算神經科學。自20世紀80年代末問世以來，認知神經科學的研究在短時間內取得了顯著進展，對傳統認知心理學和發展心理學的理論建構以及各個內容領域的研究產生了重大影響。認知發展研究也不例外，由於認知發展心理學和發展神經科學對許多共同的問題感興趣，由其衍生的發展認知神經科學正受到越來越多的關註，成為目前最熱門的交叉研究領域之壹。
雖然認知科學和神經科學的興起只有短短的二十多年的歷史，但由於它們高度的交叉性和與高科技發展的密切關系，它們已經結合在壹起形成了壹個新的交叉學科領域——認知神經科學。在世紀之交，可以預見這壹領域的發展將帶動整個科學的發展，滿足發展教育的理論需要。以下研究已經形成或正在形成國際前沿。
認知神經科學的基礎理論和方法論取得了很多進展，但也存在很多問題。理論上，智力的本質和意識的起源是認知神經科學的基本理論問題。認知科學理論的發展經歷了三個不同的階段，出現了四大理論體系:物理象征主義、聯系論、模塊論和生態實在論。這四個理論分別對應認知神經科學中的檢測器和功能柱理論、群體編碼理論、多功能系統理論和基於環境的大腦認知功能理論。認知神經科學的這些理論，有的可以用來分析不同層次的機制，它們之間沒有根本的對立或排斥；但有些理論觀點很難兼容。比如神經元理論中特化細胞和群體編碼的觀點，都有自己的實驗事實。
在方法論上，認知神經科學包括兩種互補的研究方法:壹種是無創腦功能(認知)成像技術，另壹種是有意識動物的認知生理心理學研究方法。前壹種方法分為腦代謝功能成像和生理功能成像兩種；後壹種方法包括單細胞記錄、多細胞記錄、多維(陣列)電極記錄以及其他生理和心理方法(手術、降溫、藥物等。).這些方法雖然為人類科學增添了不少光彩，但遠遠達不到認知神經科學研究的要求。比如大腦認知成像技術可以形成我們認知過程的大腦功能的直觀圖像，但是這個圖像只能提供結構或者區域的功能關系，對於細胞層面的機制來說太粗糙了。從以上可以看出，認知神經科學作為當代心理學研究的熱點，能否繼續大放異彩，還需要進壹步的歷史驗證。