Психолингвистика как стыковая наука близка по предмету исследования к лингвистике, а по методам к психологии (обычное наблюдение с записью его результатов на магнитофон, видеоплёнку или бумагу или с использованием принадлежащих испытуемым лицам сочинений, дневников, писем и т.п.; эксперименты на детекцию речевого сигнала, различение, идентификацию, интерпретацию (аналогичные экспериментам в психологии и в фонетических исследованиях щербовской школы); свободный ассоциативный эксперимент, направленный на исследование отдельных слов или групп слов и позволяющий установить для слов их ассоциативные поля, внутри которых выделяются связи-ассоциации парадигматические, синтагматические и тематические; направленный ассоциативный эксперимент, вводящий ограничения либо в сам стимул, либо в экспериментальное задание; методика "семантического дифференциала" Чарлза Осгуда, предполагающая оценку стимула в каких-либо признаках на основе заданных экспериментатором шкал и находящая применение не только в исследовании отдельных слов, но и звуков одного языка, корреспондирующих звуков разных языков и даже целых текстов -радиорепортажей, научно-популярных и поэтических текстов; вероятностное прогнозирование, позволяющее оценить субъективную частотность отдельных слов и её влияние на распознаваемость в условиях помех; индексирование текста путём выделения в нём ключевых слов, установления их частот и выделения малого, среднего и большого наборов ключевых слов, отражающих соответственно основную тему текста, ситуацию взаимодействия между его "героями" и основное содержание текста).
В психолингвистике сочетаются естественнонаучный и социальный подходы. Она находится в тесных контактах с нейролингвистикой, когнитивной психологией, когнитологией, информатикой, теорией и практикой искусственного интеллекта, социальной психологией, социолингвистикой, прагмалингвистикой, анализом дискурса. Появляются новые дисциплины стыкового характера (этнопсихолингвистика, социопсихолингвистика, психолингвистика текста и т.п.). В психолингвистике разрабатываются проблемы, затрагивавшиеся в прошлом В. фон Гумбольдтом, А. Шлайхером, Х. Штайнталем, А.А. Потебнёй, В. Вундтом, А. Марти, К. Бюлером, Дж. Дьюи, С. Фрейдом, Р. Юнгом, Ж. Пиаже, Ф. Кайнцем, Г. Гийомом, И.П. Павловым, Л.С. Выготским, Р.О. Якобсоном, А.Н. Гвоздевым.
О возникновении психолингвистики официально было объявлено в 1953--1954 гг. в США на совместном семинаре специалистов по психологии, лингвистике и теории информации (Чарлз Эджертон Осгуд и Томас Алберт Себеок, "Psycholinguistics: A survey of theory and research problems", 1954). Участники семинара сделали попытку опереться в лингвистическом плане сперва на дескриптивную лингвистику, затем психолингвисты переключились на трансформационную порождающую модель Н. Хомского и после этого на когнитивную лингвистику. Соответственно происходил переход от исследования отдельных слов к изучению предложений в трансформационном аспекте и в конечном итоге к тексту (дискурсу). Первоначальной опорой американской психолингвистики были психологические необихевиористские концепции Чарлза Осгуда, Джорджа Армитеджа Миллера, Дэна Исаака Слобина и др., а затем когнитивная психология и в целом когнитология, изучающая структуры знаний (когнитивные структуры). В 80-х гг. разрабатываются модели параллельной обработки информации в связанных в единую сеть системах.
Отечественная психолингвистика (первоначально теория речевой деятельности) ориентируется на психологические и неврологические теории Льва Семёновича Выготского, Александра Романовича Лурия, Алексея Николаевича Леонтьева, Николая Ивановича Жинкина и на лингвистическое идеи Льва Владимировича Щербы, Льва Петровича Якубинского, Михаила Михайловича Бахтина (В.Н. Волошинова), Соломона Давидовича Кацнельсона, Льва Рафаиловича Зиндера. Отечественные психолинвистические школы имеются в Москве (А.А. Леонтьев, Т.В. Ахутина-Рябова, И.А. Зимняя, Р.М. Фрумкина, А.М. Шахнарович, Е.Ф. Тарасов, Т.М. Дридзе, А.И. Новиков), в Петербурге (Л.Р. Зиндер, В.Б. Касевич, Л.В. Сахарный, Т.И. Зубкова, А.С. Штерн), в Саратове (И.Н. Горелов), в Твери (А.А. Залевская и её ученики), в Перми (Л.Н. Мурзин и его ученики).
Активная разработка психолингвистических проблем ведётся в Германии, Франции, Польше, США и многих других странах.
Нейролингвистика как научная дисциплина возникла в русле натуралистического (биологического) языкознания на стыке нейрологии (как раздела нейрофизиологии), психологии и лингвистики и изучает систему языка в соотношении с мозговым субстратом языкового поведения. Она располагагает эпизодическими наблюдениями расстройств языкового поведения при очаговых нарушениях мозга с эпохи средневековья. Их систематическое изучение началось во второй половине 19 в. Внимание к фактам языковой патологии проявлялось со стороны А. Шлайхера, Г. Вернике, И.А. Бодуэна де Куртенэ, В.А. Богородицкого, Л.В. Щербы, Р.О. Якобсона, Л.Р. Зиндера и др. В современной науке обращение к роли биологических факторов стало частым (Э.Х. Леннеберг, У. Пенфилд и Л. Робертс, а также др.), с тем чтобы понять процессы глоттогенеза, функционирования и развития человеческого языка. При этом не исключается учёт данных социологии, антропологии, этнологии, психологии, палеоневрологии, исторической типологии языков, семиотики, кинесики. Множатся попытки найти аналогии в строении многоуровневой системы языка и многоуровневой структуры генетического кода (Р.О. Якобсон, Вяч. Вс. Иванов). Проводятся многочисленные наблюдения над сигнальным поведением животных и опыты их обучения человеческому языку.
Развитие нейролингвистики как специальной дисциплины о системном строении высших психических функций и наличии корреляций между строением языковой системы и нейрофизиологическими нарушениями языкового поведения (афазиями) раскрывается в работах Т. Алажуанина, А. Омбредана и М. Дюрана, К. Конрада, К. Брэйна, Ф. Гревеля, Р. Юссона и Ю. Барбизе, К. Кольмайера, А. Лайшнера, П.М. Милнера, Александра Романовича Лурия (1902--1977), который опирается на работы Л.С. Выготского, И.П. Павлова и П.К. Анохина; в исследованиях В. Пенфилда и Л. Робертса, Е.Н. Винарской, Т.В. Ахутиной. Ими описываются различные фонологические, грамматические, лексические и семантические расстройств. Нейролингвистика проявляет также интерес к неафазическим формам расстройств языкового поведения (речевые агнозии и апраксии, дизартрии, алексии и аграфии).
В нейролингвистике изучаются психофизиологический механизм языкового отражения действительности (в том числе распознавания речи), механизмы интеграции знаковых комплексов, поступивших от разных анализаторов мозга, и процессы языковых обобщений. В ней изучаются механизм языкового поведения (в том числе порождения речи) и работа систем, сопряжённых с реализацией устной и письменной речи. Учитывается функциональная асимметрия полушарий мозга, обусловливающей преимущественную локализацию языковых обобщений и мышления в языковых понятиях в левом (доминантном) полушарии, а конкретно-образного мышления -- в правом (субдоминантном) полушарии. Проводятся наблюдения над языковым поведением билингвов и полиглотов, страдающих очаговыми поражениями мозга. Но предиписывается осторожное отношение к чисто лингвистическому диагнозу (без полного комплексного системного анализа) в клинической практике.
Исследования осуществляются на материале языков английского, немецкого, французского, русского, чешского, в последние десятилетия японского и др., доказывающие общность нейролингвистических проблем. Ведутся исследования речевых нарушений у билингвов (и полиглотов), свидетельствующие по потере языковой компетенции (и соответственно её восстановления), сперва касаются проблем в области неродного языка.