شیوه های فراوانی برای جمع آوری داده ها در عصب پژوهی وجود دارد. ما در این بخش این شیوه ها را به سه گروه اصلی تقسیم می کنیم. گروه اول شامل پژوهش درباره آسیب های مغزی است. در مطالعات انسانی، پژوهشگران، با استفاده از شیوه مطالعه موردی، نقایص رفتاری را در بیمارانی که بر اثر یک سانحه بخش هایی از مغز آنها آسیب دیده است واکاوی می کنند. در مطالعات صدمه های حیوانی، این آسیب ها به صورت عمدی ایجاد می شوند. دومین گروه از شیوه های عصب پژوهی، شامل ثبت فعالیت مغزی در افراد سالم است. فعالیت الکتریکی سلول های عصبی منفرد یا گروه های کوچکی از این سلول ها را می توان با استفاده از تکنیک های ثبت فعالیت سلولی که از کاشتن الکترودها بهره می گیرند اندازه گیری کرد. الگوهای فعالیت مغزی در مقیاس وسیع تر را می توان از طریق الکترودهای سطحی که بر روی جمجمه تعبیه می شوند یا به کمک ابزارهای پیشرفته تصویربرداری مغزی ثبت کرد. گروه سوم از این شیوه ها تحریک مستقیم خود مغز را شامل می شود.