من القضايا الأساسية التي يناقشها علم النفس الفزيولوجي البحث عن المؤشرات الفزيولوجية التي هي دالة وظيفية لحالة الفرد النفسية
وخصائصه الشخصية والسلوكية. فمجهودات هذا النسق المعرفي تنصب على دراسة العلاقة الثنائية بين المتغيرين العضوي والنفسي سواء على مستوى وظائف أجزاء محددة بالجسم كما هو الحال في البحث عن الصلة بين الجهاز العصبي المركزي بظواهر مثل التعلم، الذاكر، الانفعال ...الخ . أو على المستوى الجزيئي الكيمائي كما هو الحال في مجال تتبع اثر الهرمونات على السلوك والشخصية.