Neuropsühholoogia uurib muutusi inimeste käitumises ja kognitiivses funktsioneerimises, sageli pärast teatud tüüpi ajukahjustusi. Seetõttu on see psühholoogia ja kliinilise neuroloogia ristumiskoht. Enamasti on neuropsühholoogia rakendusteadus ja enamik neuropsühholooge püüab aktiivselt patsiente kliinilises keskkonnas aidata. Väljaspool kliinilist ravi võivad neuropsühholoogid olla aktiivsed ka inimeste käitumuslike muutuste diagnoosimisel kohtuasjade jaoks, anda ülevaadet püsivatest psühholoogilistest reaktsioonidest toote kujundamisel, uurida tervete patsientide reaktsioone stiimulitele või töötada välja häirete uusi kliinilisi ravimeetodeid.
Kliinilistes uuringutes uurib neuropsühholoogia sageli inimesi, kes on kannatanud mingisuguse ajukahjustuse all. Vaadeldes kahjustuse tüüpi, mõjutatud piirkonda ja sümptomeid, aitavad need paremini mõista, kuidas erinevad ajupiirkonnad mõjutavad käitumist ja tunnetust. See töö on viimase kahe aastakümne jooksul aidanud luua paremat ajukaarti ja andnud neuropsühholoogidele oma töö tegemiseks paremad vahendid.
Kui puutute kokku patsiendiga, kes põeb mingit kognitiivset häiret, on neuropsühholoogi esimene ülesanne püüda välja selgitada, kas häire on põhjustatud tegelikust füüsilisest patoloogiast või on see puhtalt psühholoogiline häire. Seda tehakse nii psühholoogiliste kui ka neuroloogiliste vahenditega. Näiteks võib patsient teha mitmeid erinevaid standardiseeritud teste, vaadeldes oma mälufunktsiooni, laia intelligentsi, visuaalset retentsiooni ja sõnade seost. Nad võivad läbida ka funktsionaalse magnetresonantstomograafia (fMRI) testi või positronemissioontopograafia (PET) testi, et näha, kas ajus on nähtavaid probleeme.
Viimastel aastatel on neuropsühholoogia hakanud üha tõhusamalt kasutama arvutisimulatsioone. See neuropsühholoogia lähenemisviis, mida nimetatakse konneksionismiks, kasutab keerulisi kunstlikke närvivõrke, et simuleerida inimese aju väga algtasemel. Kui mõistlik mudel on välja töötatud, saab seda kunstlikult kahjustada, simuleerides kahjustusi või muid füüsilisi traumasid, et näha, mis juhtub. Kuigi ükski tehisnärvivõrk ei suuda inimese aju täiuslikult simuleerida, muudab peenjuhtimise ja saadud andmete tase konneksionismi väga tõhusaks viisiks ajuvigastuste tagajärgede kohta rohkem teada saada.
Kuigi suurem osa neuropsühholoogiast toimub kliinilisel tasandil, on suur rahvahuvi keskendunud eksperimentaalsele neuropsühholoogiale. Selles koolis uuritakse terveid inimesi, mitte neid, kes kannatavad mingi ajutrauma all, ja uuritakse, kuidas nad reageerivad erinevatele sisenditele. Seda tehakse selleks, et püüda paremini mõista, kuidas meie aju töötab ja kuidas meie närvisüsteemi reaktsioonid neid mõjutavad, mis omakorda võib aidata kliinilistel teadlastel avastada uusi ravimeid ja ravimeetodeid. Eksperimentaalsete neuropsühholoogide tehtud uuringutest kirjutavad ajakirjanikud sageli populaarsetes väljaannetes nende populaarse iseloomu tõttu.