Psykofysiologi er en vitenskap som binder sammen psykologi og fysiologi. En moderne definisjon av vitenskapen er "studium av atferd-hjerne-forhold innenfor rammeverket av perifere og sentralfysiologiske responser". En typisk psykofysiologisk studie innebærer at forsøksobjektet utfører en kognitiv oppgave (for eksempel konsentrasjonsretting, hukommelsesoppgaver etc.) mens et fysiologisk mål blir tatt opp (f. eks EEG eller EDA).

Psykofysiologiske forsøk blir gjort innenfor en rekke fysiologiske responssystemer. Eksempler er:

Det settes i denne sammenheng et skille mellom fasiske og toniske fysiologiske forandringer. De fasiske forandringene er stimulusavhengige, disse øker og minker relativt raskt i relasjon til stimuli. Toniske forandringer er mindre relaterte til observerbare hendelser. De reflekterer heller organismens indre aktivitetstilstander. Toniske forandringer er tregere og mer stabile.

Det finnes en rekke psykofysiologiske anvendelsesområder. Noen eksempler er: