A Neurociência Cognitiva faz parte de um amplo leque de pesquisas desenvolvidas por profissionais de áreas distintas, embora conectadas pelo estudo do Sistema Nervoso humano. Tais pesquisas de caráter interdisciplinar auxiliam na composição das Neurociências, que, enquanto Ciência Biológica moderna apresentam uma trajetória recente de investigações e produções científicas relacionadas ao encéfalo humano. O presente artigo configura-se como uma pesquisa qualitativa de cunho bibliográfico, fundamentado na revisão bibliográfica de autores como Lent (2001), Bear, Connors e Paradiso (2002), Cosenza e Guerra (2011), Oliveira (2015), Shore (2000), Gazzaniga, Ivry e Mangun (2006), Freitas (1996), Rodrigues e Ciasca (2002), Rego e Oliveira (2010) e Vygotsky (2007). O artigo busca, primeiramente, apresentar um breve contexto histórico das Neurociências, buscando destacar momentos e proposições científicas relevantes para a constituição dos estudos relacionados ao encéfalo humano. Em seguida, intenta descrever algumas das contribuições de Vygotsky e Luria para a consolidação da Neurociência Cognitiva, através de pesquisas que estabeleceram relações entre neuroanatomia, capacidades mentais superiores, unidades cerebrais e a aprendizagem. Por fim, o artigo objetiva abordar como os docentes podem se beneficiar da aproximação entre a Educação e a Neurociência Cognitiva, buscando a promoção de práticas pedagógicas e de processos de ensino e aprendizagem com maior respaldo científico. Ao término do estudo, observou-se que os autores referenciados indicam grande relevância da interação entre as estruturas cerebrais, genética e contexto social para a aprendizagem e para o desenvolvimento cognitivo de cada indivíduo, destacando também que, embora os métodos empregados para a instrumentalização dos processos de ensino e aprendizagem podem variar em termos metodológicos, as bases neurobiológicas que os fundamentam permanecem as mesmas.