神经科学中的自由意志是指最近神经科学对于自由意志问题的研究。这个主题属于哲学与科学。其中一个问题是，在什么意义上，人的理性（理性作为自我的代理）是否控制人的行为或决定。随着研究活脑成为可能，研究者已经开始观察形成决策的过程。研究成果可能会影响一般认为的道德责任。再者，一些研究指出结果似乎挑战人们对自由意志的信念，这可以影响人们对代理的感觉。（例如，对于掌控生活的感觉。）
人脑的一些与精神异常相关的区域可能与自由意志有关。像是Brodmann's area 25就与长期的抑郁相关。相关的发现，包括本杰明·利贝特的开创性研究与那之后重新设计的研究，这些研究可以侦测“决定移动”的活动，此活动发生的时间被发现是短暂地先于人们意识到此决定的时刻。其他的研究试图在人们行动前数秒就能预测人们的行动。这些不同的研究呈现出一些行为，例如移动手指，先无意识地被启动与进行过程，再被我们意识。意识在决策时的脚色也越来越清楚，一些思想家建议意识的功能大概是为了要取消无意识启动的特定行为。
在很多层意义上，这个领域存在高度争议，而且研究者们对那些重要的研究成果的意义与结论也没有共识。一些思考家，像是Daniel Dennett 或 Alfred Mele，解释自由意志意指很多不同的事情是很重要的事情；他们认为，某些版本的自由意志（像是二元论的或是神奇的）与那些相容于神经科学给予的证据的其他自由意志的概念，是非常不同的。
