Tähelepanu ülesanded on tegevused, mille tajumiseks ja mõistmiseks tuleb valida konkreetsed stiimulid. Näiteks matemaatika kodutöö tegemine on tähelepanuülesanne, kuna õpilane peab selle lahendamiseks keskenduma püstitatud ülesandele. Teadlased võivad välja töötada tähelepanuülesandeid, mida kasutada uuringutes, mis uurivad, kuidas aju konkureerivaid stiimuleid käsitleb ja teavet asjakohase materjali leidmiseks sorteerib. Sellised uuringud võivad olla eriti olulised, kui need hõlmavad inimesi, kellel on selliste ülesannetega raskusi. Nende ajutegevus võib anda ülevaate sellest, kuidas tähelepanu areneb ja kuidas aidata neuroloogilise puudulikkusega patsiente.
Sellised tegevused võivad olla kuuldavad, visuaalsed või kombatavad. Kuulmisülesande näide hõlmab vestluse valimist rahvarohkes ruumis ja sellele tähelepanu pööramist, et mõista, mida kõneleja ütleb, ja sellele vastata. Lugemine on visuaalne ülesanne, samas kui selline tegevus nagu tundmatu objekti tekstuuri tunnetamine ja mõistmine on kombatav. Mõned tähelepanuülesanded hõlmavad sisendit mitmelt stiimulilt; lennukipiloodid pööravad näiteks tähelepanu visuaalsetele, kombatavatele ja kuulmismärguannetele.
Tähelepanuülesannete olemus võib olla erinev. Keskenduvad ülesanded nõuavad täielikku keskendumist konkreetsetele stiimulitele; kirurg täidab keskendunud tähelepanu ülesannet, mis on ka näide püsivast ülesandest, kus inimene peab jätkama keskendumist, et lõpetada. Muud ülesanded võivad olla jagatud või segmenteeritud, võimaldades inimestel ülesandeid vahetada või korraga mitmest allikast pärinevaid sisendeid käsitleda. Keegi, kes valmistab näiteks lapsi vaadates õhtusööki, tegeleb jagatud tähelepanuülesandega.
Tähelepanuülesannete tuvastamisel ja täitmisel käsitleb aju tohutul hulgal ümbritsevast keskkonnast tulevaid stiimuleid ja teeb kiiresti kindlaks, millised on kõige olulisemad. Oskus seda teha tekib siis, kui inimesed arenevad ja neil on võimalus harjutada. Näiteks imikutel ja väikelastel võib olla probleeme keskendunud ja püsiva tähelepanuga ülesannetega. Kognitiivsed häired võivad samuti põhjustada probleeme, kuna need võivad häirida neid ajuosi, mis on seotud stiimulite töötlemise ja tähtsuse järjekorda seadmisega keskkonnas.
Tähelepanuülesannete väljatöötamisega tegelevad teadlased kujundavad need väga hoolikalt, et nad saaksid täpselt aru, mida nad uurivad. Kui ülesanne on liiga ebamäärane või keeruline, võib see aktiveerida paljusid ajupiirkondi ja anda häguseid tulemusi. Mõnel juhul on aktiivne soov inimesi segadusse ajada või kutsuda inimesi üles õppima, kuidas katsealused käituvad konkureerivate stiimulitega keskkondades, nagu näiteks autojuhtimine telefoniga rääkimise ajal.