Con người là những sinh vật hữu hình và, như thế, họ là chủ thể cho việc kiểm tra và mô tả bởi các khoa học tự nhiên. Bởi vì các quá trình tinh thần liên hệ chặt chẽ với các quá trình thể xác, những sự mô tả mà các khoa học tự nhiên cung cấp về loài người đóng một vai trò quan trọng trong triết học tinh thần[2]. Có nhiều lĩnh vực khoa học mà quá trình nghiên cứu liên quan tới tinh thần. Danh sách những ngành khoa học như vậy bao gồm: sinh học, khoa học máy tính, khoa học nhận thức, điều khiển học, ngôn ngữ học, y học, dược lý học và tâm lý học[66].

Sinh học thần kinh

Nền tảng lý thuyết của sinh học, trong khuôn khổ khoa học tự nhiên hiện đại nói chung, về căn bản có tính duy vật. Mục đích của việc nghiên cứu trước hết là các quá trình thể xác, vốn được xem là nền tảng của các hoạt động và hành vi tinh thần[67]. Thành công ngày càng tăng lên của sinh học trong việc giải thích các hiện tượng tinh thần có thể được thấy bởi sự vắng bóng của bất cứ sự bác bỏ thực nghiệm nào đối với giả định nền tảng của nó: "không thể có sự thay đổi trong các trạng thái tinh thần một người mà thiếu sự thay đổi trong bộ não"[66].

Trong lĩnh vực sinh học thần kinh, có nhiều ngành gắn với những mối liên hệ giữa các trạng thái và quá trình tinh thần và thể xác[67]: sinh lý học thần kinh giác quan nghiên cứu mối liên hệ giữa các quá trình nhận thức và kích thích[68]. Khoa học nhận thức nghiên cứu tương quan giữa các quá trình tinh thần với các quá trình thần kinh[68]. Tâm lý học thần kinh mô tả sự phụ thuộc của các năng lực tinh thần trong các vùng não bộ chuyên biệt[68]. Cuối cùng, sinh học tiến hóa nghiên cứu nguồn gốc và sự phát triển của hệ thống não người và, vì đây là cơ sở của tinh thần, cũng mô tả sự phát triển phát sinh cá thể và phát sinh chủng loài của các hiện tượng tinh thần bắt đầu từ những trạng thái nguyên thủy nhất của chúng[66]. Hơn nữa sinh học tiến hóa áp đặt những ràng buộc chặt chẽ lên bất kì học thuyết triết học tinh thần nào, do cơ chế dựa vào gen của chọn lọc tự nhiên không cho phép bất kì sự nhảy vọt khổng lồ nào trong sự phát triển của tính phức tạp thần kinh hay phần mềm thần kinh mà chỉ cho phép những bước biến đổi trong thời gian dài[69].

Khoa học máy tính

Khoa học máy tính liên quan tới việc xử lý tự động thông tin (hoặc ít nhất với các hệ thống biểu tượng mà thông tin được gán cho) thông qua những thiết bị như máy tính[70]. Từ khởi đầu, các lập trình viên máy tính có thể phát triển các chương trình cho phép máy tính thực hiện những nhiệm vụ mà các tổ chức hữu cơ (sinh vật) cần một tinh thần. Một ví dụ đơn giản là phép nhân. Nhưng rõ rằng là máy tính không sử dụng một tinh thần nào để nhân cả. Liệu một ngày nào đó chúng có thể có thứ mà chúng ta gọi là một tinh thần? Câu hỏi này đã được đẩy tới tiền tuyến của các nhiều cuộc tranh luận triết học bởi những nghiên cứu trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (artificial intelligence-AI).

Trong lĩnh vực AI, người ta thường phân biệt một chương trình nghiên cứu khiêm tốn và một chương trình tham vọng hơn: sự phân biệt này được đề xướng bởi John Searle thành AI yếu và AI mạnh. Mục tiêu độc nhất của "AI yếu", theo Searle, là sự mô phỏng thành công các trạng thái tinh thần, mà không có nỗ lực biến máy tính trở nên có ý thức hay nhận thức, v.v.. Trái lại, mục tiêu của AI mạnh là một máy tính với nhận thức tương tự như của con người[71]. Người ta có thể truy nguyên nguồn gốc của AI mạnh tới một trong những nhà tiên phong trong lĩnh vực điện toán là Alan Turing. Với câu trả lời cho câu hỏi "Máy tính có thể suy nghĩ không?", ông đã thiết lập phép thử Turing nổi tiếng[72]. Turing tin rằng một máy tính có thể được cho là suy nghĩ khi, nếu được đặt trong một phòng kế bên một phòng khác chứa một con người và với cùng các câu hỏi như nhau đưa ra cho con người và máy tính bởi một người thứ ba ở bên ngoài, các câu trả lời của máy tính trở nên không thể phân biệt với những câu trả lời của con người. Chủ yếu, quan điểm của Turing về trí tuệ máy móc tuân theo mô hình thuyết hành vi của tinh thần - trí tuệ là cái mà trí tuệ làm. Phép thử Turing nhận nhiều chỉ trích, một trong số đó là thí nghiệm suy nghĩ "Phòng Trung Hoa" của Searle[71].

Câu hỏi về tính có thể cảm nhận (cảm thụ tính) của máy tính hay robot vẫn còn đó. Một số nhà khoa học máy tính tin rằng nét đặc biệt của AI vẫn có thể tạo ra những đóng góp mới cho giải pháp của vấn đề tâm-vật. Họ đề xuất rằng dựa trên ảnh hưởng tương hỗ giữa phần cứng và phần mềm xảy ra trong mọi máy tính, có thể một ngày nào đó các lý thuyết có thể được khám phá để giúp chúng ta hiểu được ảnh hưởng tương hỗ giữa tinh thần con người và bộ não[73].

Tâm lý học

Tâm lý học là khoa học nghiên cứu trực tiếp các trạng thái tinh thần. Nó thường sử dụng các phương pháp thực nghiệm để khảo sát các trạng thái tinh thần cụ thể như niềm vui, nỗi sợ hay sự ám ảnh. Tâm lý học nghiên cứu các quy luật liên kết các trạng thái tinh thần này với nhau hoặc với đầu vào và đầu ra của các cơ quan cơ thể người[74].

Một ví dụ cho điều này là tâm lý học nhận thức. Các nhà khoa học trong lĩnh vực này đã khám phá những nguyên lý chung về nhận thức hình thái. Một quy luật của tâm lý học hình thái nói rằng các đối tượng di chuyển theo cùng hướng được nhận thức là liên hệ với nhau[66]. Quy luật này mô tả mối quan hệ giữa đầu vào thị giác với các trạng thái nhận thức tinh thần. Tuy nhiên, nó không đề xuất điều gì về bản chất các trạng thái tinh thần. Các quy luật được khám phá bởi tâm lý học tương thích với tất cả các câu trả lời đối với vấn đề tâm-vật đã được mô tả.

Khoa học nhận thức

Khoa học nhận thức là những nghiên cứu khoa học liên ngành về tinh thần và các quá trình tinh thần. Nó xem xét ý thức là gì, ý thức làm gì, và nó hoạt động ra sao. Nó bao gồm những nghiên cứu về trí tuệ và hành vi, đặc biệt tập trung vào việc làm thế nào thông tin được biểu diễn, xử lý và biến đổi (trong những năng lực như nhận thức, ngôn ngữ, trí nhớ, lập luận và cảm xúc) bên trong hệ thống não (người hay động vật khác) và trong máy móc (ví dụ máy tính). Khoa học nhận thức kết hợp nhiều lĩnh vực nghiên cứu, bao gồm tâm lý học, trí thông minh nhân tạo, triết học, khoa học thần kinh, ngôn ngữ học, nhân học, xã hội học, và giáo dục[75]. Nó cũng kết nối nhiều mức độ phân tích, từ mức thấp như việc học tập và cơ chế ra quyết định tới mức cao như logic và lập kế hoạch; từ mạch thần kinh tới tổ chức vùng não.