العلوم العصبية التغذوية (بالإنجليزية: Nutritional neuroscience) هي فرع علمي يدرس تأثيرات المكونات المختلفة للعناصر الغذائية مثل المعادن، والفيتامينات، والبروتينات، والسكريات، والدهون، والمكملات الغذائية، والهرمونات الاصطناعية والمضاف الغذائي على الكيمياء العصبية، والبيولوجيا العصبية، والسلوك والمعرفة.
أظهرت الدراسات الأخيرة على الآليات التغذوية وتأثيراتها على الدماغ مشاركتها في جميع الوظائف العصبية بما في ذلك التعديلات في تخلق النسيج العصبي، وعوامل التغذية العصبية، والمسارات العصبية واللدونة العصبية على مر الحياة.
يستهلك الدماغ كمية كبيرة من الطاقة نسبيًا مقارنةً ببقية الجسم. يشكل الدماغ البشري ما يقارب 2% من كتلة الجسم البشري ويستخدم 20-25% من إجمالي مخزون الطاقة. لذلك، تُعد الآليات المسؤولة عن نقل الطاقة من الأغذية إلى العصبونات أساسية للتحكم في وظيفة الدماغ. تؤثر عدم كفاية تناول الفيتامينات الضرورية، أو بعض الاضطرابات الاستقلابية، على العمليات المعرفية عبر تعطيل العمليات المعتمدة على المغذيات والمتعلقة بإدارة طاقة العصبونات داخل الجسم، ما يؤثر لاحقًا على النقل العصبي، واللدونة المشبكية وبقاء الخلايا.