Aivoissa tapahtuu useita muutoksia meditaation aikana. Tutkijat ovat käyttäneet magneettikuvausta tai magneettikuvausta määrittääkseen tarkalleen, miten meditaatio vaikuttaa aivoihin. Aivoaalto -ominaisuudet muuttuvat, aivokuoren osat paksuuntuvat fyysisesti, amygdala on vähemmän aktiivinen ja hippokampus aktivoituu. Säännöllisellä sovittelukäytännöllä jotkut näistä muutoksista säilyvät myös meditatiivisen tilan poistumisen jälkeen.
Sähköinen toiminta muuttuu radikaalisti aivoissa meditaation aikana. Beeta -aallot, noin 15–30 sykliä sekunnissa, vähenevät huomattavasti meditaation aikana. He osallistuvat loogiseen ajatteluun, vuoropuheluun ja moniin ellei useimpiin elämän päivittäisiin toimintoihin. Teeta -aallot, 4–7 sykliä sekunnissa, liittyvät unelmointiin, korkeaan luovuuteen ja meditatiivisiin tiloihin. Ne lisääntyvät meditaation aikana.
Pyöräillessä 7–13 sykliä sekunnissa alfa -aivoaallot ovat läsnä rentoissa tiloissa ja osoittavat stressin tai ahdistuksen puuttumista. Alfa -aallot lisääntyvät aivoissa meditaation aikana. Koska nämä aallot edistävät kykyä oppia uutta tietoa, viikkojen tai kuukausien meditaatio lisää harjoittajan kykyä omaksua uutta tietoa.
Mietiskelevä henkilö on hyvin keskittynyt, valpas ja syvästi rauhallinen. Hengitys ja syke hidastuvat ja verenpaine laskee. Harjoittajan keskittyminen kääntyy sisäänpäin, ja aivoihin johtavat meditaation aikana tapahtuvat erityiset muutokset. Kuori, joka on aivojen päättelykeskus, jossa itsetietoisuus, tunteet ja logiikka elävät, sulkeutuu suurelta osin. Sen sijaan prefrontaalisen kuoren ja oikean etuosan sisäosan osat, jotka liittyvät aistitietojen käsittelyyn ja yksityiskohtien havaitsemiseen, paksunevat fyysisesti verisuonten laajenemisen vuoksi.
Stressi ei ole vain epämiellyttävää; se muuttaa fyysisesti aivoja aiheuttamalla hippokampuksen neuronien koon pienenemisen. Hippokampus on se aivojen osa, joka sallii muistin, edistää hyvinvointia ja tukee oppimista. Pitkäaikaisen meditaation avulla stressin vähentäminen johtaa hippokampuksen uudelleenrakentamiseen. Hippokampus ei ainoastaan saa aivoaineita, vaan amygdala, aivojen osa, joka käsittelee vihaa, surua ja ahdistusta, vähenee meditaation aikana. Tämä antaa stressille ja epämiellyttäville tunteille kaksinkertaisen pahan.
Meditaatiolla on kirjaimellisesti voima uudistaa aivot. Ihmiset, jotka kamppailevat masennuksen kanssa, kärsivät vihaongelmista tai kärsivät ahdistuskohtauksista, voivat keskittyneen meditaatiokäytännön kautta luoda uusia ja terveellisempiä ajattelutapoja ja tunteita ja itse asiassa muodostaa uusia polkuja aivoihin. Terveet aivot edistävät myös tervettä kehoa. Tutkijat ovat havainneet, että ihmiset, jotka osallistuvat säännölliseen meditaatioon pitkän ajan kuluessa, kärsivät vähemmän todennäköisesti kroonisista häiriöistä. Niille, jotka tekevät, epämukavuus minimoidaan meditaation avulla.