La psicofisiología (no confundir con psicología fisiológica) estudia la relación entre los procesos psicológicos básicos (cognición, emociones y conductas motoras) y los procesos fisiológicos, tanto en primates humanos como en el resto de los animales.
Históricamente, la mayoría de los psicofisiólogos tienden a examinar las respuestas fisiológicas y los órganos inervados por el sistema nervioso autónomo.
Más recientemente, los psicofisiólogos están igualmente, o potencialmente más, interesados en el sistema nervioso central, explorando los potenciales corticales cerebrales como los diferentes tipos de potenciales relacionados con eventos (ERPs), ondas cerebrales, neuroimagen funcional (fMRI, PET, MEG, etc.) Los psicólogos están interesados en los motivos por los cuales tenemos miedo a una araña mientras que los fisiólogos pueden estar interesados en caracterizar las entradas/salidas de la amígdala, una pequeña estructura cerebral que está involucrada en la regulación y respuesta emocional.
Es la perspectiva del estudio de la relación entre la mente y el cuerpo lo que distingue fundamentalmente a los psicofisiólogos.
A menudo, los psicólogos fisiológicos examinan los efectos en estudios animales usando técnicas y procesos invasivos.