O presente artigo discute a relação entre mediação e autonomia no processo de ensino-aprendizagem, articulando as contribuições teóricas de Vygotsky, Feuerstein, Piaget e Paulo Freire à luz da neuropsicologia. Parte-se da premissa de que o papel do professor como mediador é determinante para o desenvolvimento da autonomia do aluno, mas que essa mediação exige conhecimento sobre os processos cognitivos e emocionais envolvidos na aprendizagem. Além da pesquisa bibliográfica, o estudo apresenta os resultados de uma entrevista semiestruturada realizada com uma professora especializada em neuropsicologia, com quarenta anos de atuação na área educacional. Os resultados evidenciam que a mediação eficaz depende da capacidade do professor de observar o comportamento do aluno, respeitar seu ritmo individual de aprendizagem e alternar estratégias pedagógicas, favorecendo a construção da autonomia. Conclui-se que a articulação entre teoria e prática, sustentada pelo conhecimento neuropsicológico, constitui um caminho relevante para qualificar a atuação docente como mediadora da aprendizagem.