Se denominan neuronas espejo a una cierta clase de neuronas que se activan cuando un animal o persona desarrolla la misma actividad que está observando ejecutar por otro individuo, especialmente un congénere.

Las neuronas del individuo imitan como "reflejando" la acción de otro: así, el observador está él mismo realizando la acción del observado, de allí su nombre de "espejo". Tales neuronas habían sido observadas primeramente en primates, y luego se encontraron en humanos y algunas aves. En el ser humano se las encuentra en el área de Broca y en la corteza parietal.

En las neurociencias se supone que estas neuronas desempeñan un importante rol dentro de las capacidades cognitivas ligadas a la vida social, tales como la empatía (capacidad de ponerse en el lugar de otro) y la imitación. De aquí que algunos científicos consideren que la neurona espejo es uno de los más importantes descubrimientos de las neurociencias en la última década.