Дифференциа́льная психофизиоло́гия — раздел психофизиологии, изучающий зависимость поведенческих и субъективных особенностей от индивидуальных различий мозговой деятельности. Термин был введен в 1963 году. В. Д. Небылицыным.
В дифференциальной психофизиологии используются два методических подхода: сопоставление физиологических и психологических параметров, полученных в независимых экспериментах, и изучение изменений физиологических функций во время реализации той или иной деятельности. Основной системой взглядов в дифференциальной психофизиологии является концепция свойств нервной системы, развитая применительно к человеку Б. М. Тепловым и В. Д. Небылицыным и берущая свое начало от работ И. П. Павлова о типах высшей нервной деятельности.
Для дифференциальной психофизиологии характерны исследование отдельных свойств нервной системы, а не типов в целом, признание у одного и того же свойства многих проявлений, образующих синдром, выделение в синдроме основного показателя, соответствующего определению данного свойства и отказ от оценочного подхода. Психологически свойства нервной системы проявляются, согласно Б.М. Теплову, в формально-динамических характеристиках поведения, прежде всего в особенностях темперамента. Как правило, в дифференциальной психофизиологии, исходя из представления о первичности нейрофизиологического уровня, свойства нервной системы рассматриваются как независимая переменная, а психологические — как зависимая.