Les neurosciences computationnelles sont par définition pluridisciplinaires~:
Elles reposent en premier lieu sur le champ des neurosciences, qui ont connu un développement considérable au cours des quarante dernières années, avec l'apparition de nouvelles techniques de mesure permettant d'observer le cerveau en fonctionnement à différentes échelles.
Elles reposent en second lieu sur la modélisation mathématique et informatique, qui a également connu un développement important lié à l'augmentation des capacités de calcul des ordinateurs, ainsi que de la capacité à traiter des données massives grâce à l'apprentissage automatique (Machine learning).
Un dernier champ de recherche, celui de la robotique autonome et du contrôle moteur, est également impliqué, dans la mesure où le développement d'interfaces bioniques nécessite une meilleure connaissance des mécanismes de contrôle à l’œuvre chez l'homme et l'animal.