Zihin nasıl çalışır sorusuna iki farklı disiplin, birbirinden çok farklı yanıtlar geliştirdi. Bilişsel nörobilim davranışçı psikoloji ayrımı yalnızca metodolojik değil; neyin açıklama sayılacağına dair köklü bir fikir ayrılığını yansıtır. Davranışçı psikoloji, zihnin içine bakmayı reddetti. Watson ve Skinner'ın öncülük ettiği bu gelenek için bilim yalnızca gözlemlenebilir şeylerle uğraşmalıydı. Uyaran ve tepki, pekiştirme ve söndürme, koşullanma bu çerçevenin temel kavramlarıdır. Zihinsel durumlar, niyetler, inançlar bilimsel kuram için geçersiz; yalnızca davranış ölçülebilir ve açıklanabilir. Bilişsel nörobilim davranışçı psikoloji karşılaştırmasında bilişsel nörobilim bu reddi reddetti. Zihinsel temsiller, dikkat, hafıza, karar verme, algı gibi iç süreçler artık hem davranışsal hem de nöronal ölçümlerle incelenir. Beyin görüntüleme teknolojileri bu dönüşümü mümkün kıldı; bir görev sırasında hangi beyin bölgelerinin aktif olduğunu görmek, iç süreçlere erişim için yeni bir kapı açtı. Davranışçılığın güçlü yanı operasyonel kesinliktir. Ne ölçüldüğü ve nasıl ölçüldüğü açıktır; tekrarlanabilirlik yüksektir. Klinik uygulamalarda davranışçı teknikler (özellikle koşullanma tabanlı terapi) bugün hâlâ etkin biçimde kullanılmaktadır. Bilişsel nörobilim davranışçı psikoloji karşılaştırmasında nörobilimsel yaklaşımın avantajı açıklama derinliğidir. Neden pekiştirme işe yarar, dikkat nasıl seçer, karar verme süreçleri nasıl bozulur gibi soruların yanıtları yalnızca davranışı gözlemleyerek değil, beyin süreçlerini anlayarak verilebilir. Bununla birlikte nörobilimsel açıklamaların da sınırları var. Korelasyon nedensellik değildir; bir görevi yaparken aktif olan bölge o görevi "yapıyor" anlamına gelmez. Yorumlama hataları bu alanda sıktır ve "nöromit" denen popüler yanlış anlamalar hızla yayılır. İki geleneği karşı cepheye koymak bugün tarihsel bir tutum. Çoğu araştırma hem davranışsal ölçüm hem nöronal veri içerir. Davranışçılığın kesin operasyonalizasyonu, bilişsel nörobilimin açıklama derinliğiyle birleşince anlayış katmanları daha sağlam zemine oturur.