O principal interesse da PNI são as interacções entre os sistemas nervoso e imunológico e as relações entre processos mentais e saúde. A PNI estuda, entre outras coisas, o funcionamento fisiológico do sistema neuroimunológico na saúde e na doença; distúrbios do sistema neuroimunológico (doenças autoimunes, hipersensibilidade, imunodeficiência); e as características físicas, químicas e fisiológicas dos componentes do sistema neuroimunológico in vitro, in situ e in vivo.