علم الجينوم العصبي هو دراسة كيفية تأثير جينوم الكائن الحي في تطور جهازه العصبي ووظيفته. يعمل هذا الفرع على توحيد علم الجينوم الوظيفي وعلم الأحياء العصبي بهدف إيجاد فهم للجهاز العصبي ككل من منظور الجينوم.
يتألف الجهاز العصبي لدى الفقاريات من نوعي خلايا رئيسيين – الخلايا الدبقية العصبية والعصبونات. يمتلك الإنسان مئات الأنواع المختلفة من العصبونات، مع تنوع وظائف كل منها – يعمل بعضها على معالجة المنبهات الخارجية؛ تتولى عصبونات أخرى مهمة توليد الاستجابة على المنبه؛ يعمل نوع آخر على تنظيم البنى المركزية (الدماغ، العقد النخاعية) المسؤولة عن المعرفة، والإدراك وتنظيم الوظائف الحركية. تميل العصبونات الموجودة في هذه المناطق المركزية إلى تنظيم شبكات ضخمة وتتصل على نطاقات واسعة مع بعضها البعض. قبل توفر مصفوفات التعبير الجيني ونهج تسلسل الدنا، سعى الباحثون إلى فهم السلوك الخلوي للعصبونات (بما في ذلك تشكل المشابك والتطور العصبوني والمناطقية في الجهاز العصبي البشري) فيما يتعلق بعلم الأحياء الجزيئي والكيمياء الحيوية الكامنة خلفه، دون وجود أي فهم لتأثير جينوم العصبونات على تطورها وسلوكها. مع اتساع فهمنا الحالي للجينوم، تزايد الاهتمام في شبكات التفاعلات الجينية ودورها في الحفاظ على الوظيفة العصبونية والسلوك العصبوني داخل مجتمع العلوم العصبية البحثي. يسمح علم الجينوم العصبي للعلماء بدراسة الجهاز العصبي لدى الكائنات الحية في سياق هذه الشبكات التنظيمية والنسخية الكامنة. يختلف هذا النهج عن علم الوراثة العصبية، الذي يركز على دور الجينات المفردة دون النظر في سياق التفاعل الشبكي عند دراسة الجهاز العصبي.