Edelman s'est fait connaître par sa théorie de la sélection des groupes neuronaux (ou darwinisme neuronal) dont est donné ici un aperçu très général .

Cette théorie repose sur un processus sélectif pour rendre compte de la mise en place et du fonctionnement du système nerveux. Edelman fait appel au mécanisme de la compétition et de la sélection de groupe neuronaux pour expliquer comment nos gènes relativement peu nombreux (entre 20 et 40 000 selon les estimés) peuvent construire un système nerveux composé de près neurones. Considérant que chacun de ces neurones établit des milliers de connexions, il est mathématiquement impossible que le génome spécifie entièrement le câblage précis du cerveau.

L’hypothèse centrale d’Edelman est que la cartographie neuronale hypercomplexe du cerveau se construit par un processus sélectif. Le génome de l'individu génère d’abord des réseaux de neurones variés. C’est à partir de ce répertoire neuronal de base défini par le génome (et propre à chaque espèce) que seront par la suite sélectionnés certains réseaux de neurones qui répondent particulièrement bien à des stimuli externes importants pour l’organisme.