心理生理学（英语：Psychophysiology；德语：Psychophysiologie）处理心理过程与潜在身体功能之间的关系。它致力于解释情绪、意识和行为的变化如何与大脑活动、循环系统、呼吸、运动技能和激素释放相关。
心理生理学领域可以根据基础研究的主题、主要的生理功能系统或根据应用领域进行细分。中心主题是情绪和压力反应、意识的变化、放松（德语：Entspannung；英语：Relaxation）和睡眠等。认知心理生理学研究当感官刺激或认知任务发生时，讯息（在人体内）是如何被处理的。分析身体功能（例如心悸、肌肉紧张（德语：Muskelanspannung））的疼痛反应和体内感知（德语：Interozeption）等，以了解身体不适是如何产生和受到影响的。某些人格特征的生理和遗传基础问题与关于体质、身体结构和气质的旧教义有关。在临床心理学和精神病学中，心理生理学有助于新的解释模型和治疗方法。
心理生理学是心理学的一个分支，与心理过程的生理基础有关。 虽然心理生理学在 1960 年代和 1970 年代是一个通泛的研究领域，但现在它已经变得非常专科化，基于方法、研究主题和科学传统。 方法因电生理学方法（如脑电图）、神经影像学（磁共振成像、正子断层造影）和神经化学的组合而异。 心理生理学已分支出如社会、运动、认知、心血管、临床等相关方面的亚专业领域。
