ภาษาศาสตร์ประสาทวิทยา (อังกฤษ: neurolinguistics) เป็นการศึกษาสรีระของสมองและโครงสร้างของระบบประสาทโดยเฉพาะ ในส่วนที่สัมพันธ์กับการพัฒนาและการใช้ภาษา และศึกษาพยาธิสภาพทางสมองที่มีผลทำให้เกิดความบกพร่องหรือความผิดปกติทางภาษา ตลอดจนพิจารณาความเป็นไปได้ที่จะฟื้นฟูภาษาของบุคคลที่มีความบกพร่องดังกล่าว อาทิ ผู้ป่วยที่มีภาวะเสียการสื่อภาษา (aphasia) เป็นอาการที่สมองสั่งงานให้พูดออกมาด้วยความยากลำบาก คนไข้จะพูดไม่คล่อง พูดตะกุกตะกัก (อุดม วโรตม์สิกขดิตถ์, 2537: 294) ผู้ป่วยที่มีความผิดปกติทางการได้ยิน ผู้ป่วยที่มีความผิดปกติทางการพูด (articulatory disorders) หรือมีความผิดปกติของอวัยวะในการพูดเนื่องจากกลไกการออกเสียงเสื่อม (dysarthria) ตลอดจนศึกษาภาวะความผิดปกติอื่น ๆ ที่สัมพันธ์กับการทำงานของสมอง เช่น ผู้ป่วยที่มีภาวะเสียการเขียน (agraphia) ซึ่งเป็นผู้ที่อ่านได้แต่เขียนไม่ได้ หรือผู้ป่วยที่มีภาวะเสียการอ่าน (alexia) นั่นคืออ่านไม่รู้เรื่อง แต่เขียนหรือคัดลายมือได้ หรือมีภาวะเสียการใช้คำ (anomia) หรือไม่สามารถหาคำที่มีความหมายเหมาะสมได้ คนไข้มีปัญหาการเลือกคำ การใช้คำขณะพูด การเข้าใจภาษาและการว่าซ้ำไม่มีปัญหา พูดคล่อง แต่ใช้คำเยิ่นเย้อ (อุดม วโรตม์สิกขดิตถ์, 2537: 294) ผู้ที่ศึกษาทางด้านนี้ จำเป็นต้องมีพื้นฐานทางสัทศาสตร์และภาษาศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระบบภาษาที่ใช้ในสังคมที่ตนจะศึกษาหรือฟื้นฟูแก้ไข