Možgani in kognitivna znanost sta medsebojno povezana, saj je kognitivna znanost interdisciplinarna študija uma in inteligence, možgani pa so fizična in biološka osnova uma in inteligence. Delovanje možganov je bilo vedno skrivnost, vendar je tehnološki napredek, kot je slikanje, pripeljal do širšega razumevanja tega, kaj se dogaja v možganih med procesi, kot so razmišljanje, spomin in obdelava senzoričnih vnosov. Ti procesi vodijo do kognitivnih sprememb. Odnos med možgani in kognitivno znanostjo je biološki, psihološki in fiziološki.
Kognitivna znanost je relativno nova disciplina, ki jo sestavljajo discipline, kot so psihologija, filozofija, antropologija, nevroznanost, sociologija in izobraževanje. Je znanstvena študija o tem, kaj je spoznanje, način obdelave informacij in učinke, ki jih ima proces na vedenje. Zaradi sofisticiranega slikanja možganov je zdaj mogoče analizirati aktivnost v možganih, medtem ko izvajajo različne kognitivne naloge. Vedenje je lahko povezano s fiziološko funkcijo možganov, kar posledično vodi k boljšemu razumevanju, kako se informacije obdelujejo.
Disciplina, ki se najbolj ukvarja z možgani in kognitivno znanostjo, je kognitivna nevroznanost. To se nanaša na znanstveno preučevanje biološke osnove spoznanja, zlasti nevronskih poti miselne obdelave. V bistvu je cilj kognitivne nevroznanosti opisati, kako možgani ustvarjajo um, cilj kognitivne znanosti pa je preučiti um. Ni naključje, da so se kognitivna znanost, kognitivna nevroznanost in bolj izpopolnjene tehnike slikanja možganov pojavile skoraj sočasno. Področje študija je mogoče uvrstiti med znanost le, če ga je mogoče izmeriti in je to postalo mogoče le s tehnološkim napredkom.
Številna načela, pridobljena pri preučevanju možganov in kognitivne znanosti, se uporabljajo na področjih, kot so izobraževanje, umetna inteligenca in psihoanaliza. Številno delovanje možganov je še vedno neznano, toda to, kar je postalo znano, je spremenilo veliko tega, kar so mislili, da je res. Nekoč je na primer veljalo, da so se možgani nehali razvijati nekje sredi adolescence, zdaj pa je znano, da se možgani razvijajo tudi po 20. letu starosti. Ugotovljeno je bilo tudi, da vnos in predelava informacije določa kombinacija bioloških, kognitivnih in psihosocialnih dejavnikov in ne le enega dejavnika, razen drugih. Pomembni vpogledi so bili pridobljeni na tako raznolikih področjih, kot so učne motnje, kot so disleksija, proces usvajanja jezika, vedenjske finance in kognitivna pristranskost ter zaznavanje tveganja.