Neyrolinqvistika beyində dilin hansı bölgələrdə emal olunduğunu və bu bölgələrin müxtəlif dil funksiyaları ilə necə əlaqəli olduğunu araşdırır. Əsas diqqət Broka sahəsi(danışıq qabiliyyətinə cavabdeh) və Vernike sahəsi(anlama qabiliyyətinə cavabdeh) kimi beyin bölgələrinə yönəlir. Beyində dilin qavranılması, nitq, yazı və oxu kimi funksiyaların müəyyən kortikal sahələrə necə bölündüyünü öyrənir. Məsələn: Broka sahəsi sol frontal lobda yerləşir və danışıq qabiliyyəti, nitqin strukturunu yaratmaqla əlaqəlidir. Vernike sahəsi isə sol temporal lobda yerləşir, nitqin qavranılması və başa düşülməsi ilə bağlıdır. Neyrolinqvistika, beyin zədələnməsi nəticəsində yaranan dil pozğunluqlarını, xüsusilə afaziyaları öyrənir. Afaziya beynin dil mərkəzlərinə zərər dəyəndə ortaya çıxan nitq və qavrama problemləri ilə xarakterizə olunur. Bu pozğunluqlar fərqli növlərə ayrılır: Broka afaziyasında(motor afaziya) nitq yavaş və qeyri-axıcı olur, lakin anlam qabiliyyəti nisbətən qorunur. Vernike afaziyasında(sensor afaziya) isə səlis, lakin məntiqsiz nitq yaranır və anlama qabiliyyəti zəifləyir. Neyrolinqvistlər dilin beyində necə emal olunduğunu araşdırmaq üçün texnologiyadan istifadə edirlər. Məsələn, funksional maqnit rezonans tomoqrafiyası, Elektroensefaloqrafiya və Pozitron emissiya tomoqrafiyası kimi beyin görüntüləmə texnologiyaları neyronların aktivliyini öyrənərək beynin dilə necə cavab verdiyini göstərir. Neyrolinqvistika həmçinin çoxdilli fərdlərin beyinlərində dilin necə təmsil olunduğunu araşdırır. Tək dillə müqayisədə çoxdilli fərdlərin beyinlərində dilin qavranılması və emalı fərqli şəkildə təşkil olunur. Neyrolinqvistlər iki dilli insanların beynində dillərin necə idarə olunduğunu və bu dillərin zədələnməyə necə reaksiya verdiyini öyrənirlər. Neyrolinqvistika həmçinin dilin uşaqlıq dövründə beynin inkişafı ilə necə əlaqəli olduğunu və dilin təbii öyrənilmə prosesinin beyin fəaliyyətinə necə təsir etdiyini araşdırır. Bu sahədə uşaqların beyinlərinin dil bacarıqlarını necə inkişaf etdirdiyi, bu prosesdə hansı beyin bölgələrinin aktivləşdiyi və dil öyrənmə prosesində meydana gələn nevroloji dəyişikliklər təhlil edilir.

Neyrolinqvistikanın məqsədlərindən biri beynin müxtəlif bölgələrinin dil funksiyalarını necə idarə etdiyini və bu funksiyalar arasındakı əlaqələri başa düşməkdir. Afaziya kimi dil pozğunluqlarının nevroloji səbəblərini öyrənmək və bu pozğunluqlarla mübarizə aparmaq üçün yeni üsullar inkişaf etdirmək məqsədləri sırasındadır. Beynin dil mənimsəmə qabiliyyətlərini və çoxdilli fərdlərin beyin fəaliyyətini anlamaq neyrolinqvistikanın başlıca məqsədlərindən biridir. Neyrolinqvistika dilin beyinlə necə əlaqəli olduğunu və bu əlaqənin nevroloji əsaslarını araşdırır. Bu sahə beyin fəaliyyətini izləyərək dil pozğunluqları, dilin öyrənilməsi və istifadəsi kimi mövzularda dərin anlayışlar yaradır və tibbi, təhsil və dil tədrisi sahələrində tətbiq olunur.