El presente artículo de reflexión pretende establecer los aportes de la neurociencia al proceso penal colombiano con el fin de lograr un proceso sostenible y a la vanguardia de la ciencia y la tecnología, garantizando el respeto de los derechos humanos de los procesados y sin que en el futuro se vean comprometidos. Para lograrlo, se realizó un estudio de la sostenibilidad en su dimensión jurídico-política, se hizo un análisis normativo y jurisprudencial de la prueba pericial, seguidamente se identificó el concepto de técnicas de neuroimagen y se mencionaron dos de ellas, a continuación, se señalaron los antecedentes internacionales en tres países donde se ha hecho uso de la neurociencia en los procesos penales y, para finalizar, se enunció la forma como los procesados pueden someterse a tales pruebas sin que se vean afectados sus derechos fundamentales, realizando propuestas para su práctica que ayudarán a modernizar el sistema probatorio penal.