Специальные исследования показывают, что эмоциональные состояния обусловлены прежде всего возбуждением подкорковых центров и физиологическими процессами в вегетативной нервной системе. Именно подкорковые структуры, в частности, лимбическая формация, активируют мозг и, следовательно, психику, вызывая усиленную деятельность различных систем организма. Органы дыхания, пищеварения, сердечно-сосудистая система, возбуждаемые через симпатический отдел вегетативной нервной системы, а также под воздействием так называемого гипофизарно-адреналового комплекса изменяют режимы своей работы в зависимости от того или иного эмоционального состояния. При этом также расширяются или сужаются зрачки, происходит реакция потоотделения, расширение или сужение сосудов. В кровь выбрасываются гормоны (от греч. «хормон» – возбудитель), вещества, активизирующие организм или раздражающие так называемые «центры удовольствия» в нижних отделах мозга (таламусе, гипоталамусе и лимбической формации).
При этом кора головного мозга регулирует протекание и степень выраженности эмоций, а вторая сигнальная система может вызывать, блокировать и формировать как эмоциональные состояния, так и, главным образом, высшие эмоции, т.е. чувства.
Особое значение в функционировании эмоциональных состояний имеют процессы формирования, разрушения и преобразования динамических стереотипов, образующихся в коре больших полушарий. Именно в этих процессах проявляются механизмы возникновения положительных и отрицательных эмоций.
Для эмоций характерны также выразительные мимические движения. У человека отмечается около 600 возможных мимических движений, и все они связаны с эмоциональными состояниями. Так же и голос, его тембр, обертона, темпоритм речи способны выразить самые тонкие и сложные эмоции.