Psühholingvistika uurib, kuidas inimesed keelt omandavad, tõlgendavad ja kasutavad. Uuring hõlmab nii psühholoogilisi kui ka neurobioloogilisi tegureid. Valdkonnana on see välja kasvanud interdistsiplinaarsest tööst sellistes valdkondades nagu kognitiivne psühholoogia, neuroteadus, rakenduslingvistika ja infoteooria.
Keeleteadlane ja ühiskonnakriitik Noam Chomsky oli psühholingvistika teerajaja, väites, et kõigil normaalsetel inimestel on kaasasündinud keeleoskus ja et kõigil inimkeeltel on ühine alusstruktuur, mida nimetatakse universaalseks grammatikaks. See seab otseselt väljakutse käitumusliku õppimise teooriatele, mis väidavad, et keel ei ole kaasasündinud, vaid õpitakse samm-sammult jäljendamise ja tugevdamise kaudu. See on käimasolev arutelu.
Keele omandamine on psühholingvistika oluline alateema ja seda on kõige sagedamini uuritud väikelastel, kes õpivad oma emakeelt. Teise keele omandamine on ka selle valdkonna uurimisteema, uurides selliseid küsimusi nagu miks on teise keele õppimine lastele lihtsam kui enamikule täiskasvanutele. Samuti seab see kahtluse alla, miks võib muukeelsetel inimestel olla raskusi teatud helide eristamisel ja hääldamisel, mis on vajalikud tähendusliku kõne jaoks oma teises keeles, kui neid helisid nende emakeeles ei esine või need ei erista.
Kõnetaju on veel üks psühholingvistika fookus ja käsitleb seda, kuidas inimesed kõnet reaalajas mõistavad ja töötlevad. TRACE-mudel on kõne tajumise teooria, milles erinevate töötlemisüksuste vahelised interaktsioonid võimaldavad inimestel töödelda kõnet nii, nagu nad seda kuulevad. TRACE mudeli arvutisimulatsioonid on loodud ja neid kasutatakse selleks, et testida, kuidas inimesed kõnet töötlevad, eriti foneemi tasemel – väikseimal tähenduslikul heliühikul.
Neurolingvistika on psühholingvistikaga tihedalt seotud valdkond, mis keskendub konkreetselt keelega seotud aju füsioloogilistele reaktsioonidele. Selle valdkonna teadlased kasutavad aju pildistamist ja muid neuroteadustel põhinevaid tehnikaid, et uurida teooriaid, mis pärinevad peamiselt psühholingvistikast ja teoreetilisest lingvistikast. Neurolingvistikas on oluline ka afaasiate uurimine. Afaasiad on keelelised puudujäägid, näiteks võime kaotada sidusaid ja tähendusrikkaid lauseid, nagu Wernicke afaasia puhul, mis tekivad ajukahjustuse tagajärjel.
Psühholingvistilisi uuringuid on rakendatud ka teistes valdkondades. Nende hulka kuuluvad lugemise ja kirjutamise uurimine hariduspsühholoogias, kuidas loomad seostavad heli tähendusega loomade keele uurimisel ja tehisintellekti süsteemide arendamine arvutiteaduses. See areneb jätkuvalt keerulise interdistsiplinaarse õppevaldkonnana.