Η νευροηθολογία είναι η μελέτη της συμπεριφοράς των ζώων και του ελέγχου της από το νευρικό σύστημα. Η νευροηθολογία διερευνά τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος συνδέει τα ερεθίσματα (π.χ. εικόνες, ήχους ή οσμές) με τη συμπεριφορά. Για παράδειγμα, πολλές νυχτερίδες έχουν μια ειδική ικανότητα που ονομάζεται ηχοεντοπισμός. Οι νυχτερίδες χρησιμοποιούν τον ηχοεντοπισμό για να βρουν θήραμα και να πλοηγηθούν. Οι ερευνητές μελετούν το ακουστικό σύστημα των νυχτερίδων για να δείξουν πώς οι ήχοι μπορούν να μετατραπούν σε νευρωνική αναπαράσταση του ήχου. Οι νευροηθολόγοι είναι επιστήμονες που μελετούν τη νευροηθολογία. Προσπαθούν να ανακαλύψουν πώς λειτουργεί το νευρικό σύστημα. Χρησιμοποιούν συχνά ζώα με ειδικές συμπεριφορές στην έρευνά τους.
Η λέξη νευροηθολογία συνδυάζει ιδέες από δύο πεδία: τη νευροβιολογία (τη μελέτη του νευρικού συστήματος) και την ηθολογία (τη μελέτη της συμπεριφοράς στη φύση). Η νευροηθολογία επικεντρώνεται στη φυσική συμπεριφορά. Οι φυσικές συμπεριφορές των ζώων δημιουργήθηκαν από τη φυσική επιλογή (π.χ. εύρεση συντρόφων, μετακίνηση, αποφυγή εχθρών). Η νευροηθολογία αποφεύγει τις τεχνητές συμπεριφορές, όπως αυτές στα εργαστηριακά πειράματα.
