Historia rozwoju psychofizjologii, neurologii i biopsychologii z pogranicza różnych dziedzin odzwierciedla polemikę, która miała miejsce w XIX w. między psychiatrami, somatykami w zakresie psychologii i psychiatrii i która trwa do dziś. Istnieje wiele filozoficznych teorii na temat tego, czy świadomość i funkcjonowanie mózgu mogą na siebie wzajemne oddziaływać, czy chodzi o dwie strony tych samych psychofizycznych procesów, czy to są dwa różne, ale wzajemnie się uzupełniające, komplementarne opisy funkcji mózgu.
Od połowy XIX wieku można już obrazować podczas emocji i zadań myślowych puls, oddech, wcześniej także ciśnienie, aktywność serca (przy pomocy elektrokardiogramu) oraz aktywność mózgu (przy pomocy elektroencefalogramu). Jednoczesna rejestracja różnych psychologicznych zmian jest typowa dla tej dyscypliny badań. Psychofizjologię można postrzegać jako część nauk o funkcjonowaniu systemu nerwowego oraz jedną z podstawowych dyscyplin medycyny behawioralnej, terapii behawioralnych, psychologii pracy i ich obszarów zastosowania.