Основната дейност на ИНБ е провеждане на фундаментални и научно-приложни изследвания в областта на невронауките, посредством интердисциплинарни неврофизиологични, психофизиологични и фармакологични подходи за получаване на нови знания за невробиологичните механизми на организация, адаптация и регулация в организма на човека и животните и фармакологичните въздействия върху тях; създаване на нови диагностични и прогностични методи за подобряване качеството на живот, интелектуалните и физически възможности на човека, в съответствие с Европейската стратегия "Европа 2020" и националните приоритети и научната политика на БАН; интегриране на ИНБ в Европейското изследователско пространство.

В Института по невробиология ежегодно се подготвят докторанти. Учените от института участват в учебния процес на редица висши учебни заведения в страната и чужбина чрез лекционни курсове, семинари и упражнения, занимания със студенти и дипломанти.

В Института по невробиология работят учени с утвърден международен авторитет. Научната продукция традиционно е на високо ниво. Дългогодишно и ползотворно е сътрудничеството с водещи университети в Европа и Америка, в резултат на което са излезли от печат редица съвместни научни трудове и участия в организационни комитети на международни научни форуми.