Skanningar av 21 personer visade att hjärnan var mer attraherad av mat om frukost missades så folk hade mer mat vid lunch.
Forskare sade att det gjorde gå ner i vikt utmanande som saknade måltider gjorde kalori mat ännu mer tilltalande.
Näringsexperter säger att frukost är känd för att minska aptiten.
Forskarna var emellertid nyfikna på vad som hände i hjärnan för att förändra den mat människor väljer att äta.
Tjugoen personer, som alla var normalviktiga, visades bilder av kaloriförpackad mat medan de var placerade i en magnetresonanstomografi (MRI) maskin vid Imperial College London.
En dag fick de ingen frukost innan skanningarna och en annan dag fick de mat på en stor, 730 kalori, frukost en och en halv timme innan.
Forskarna sa att hoppa frukost skapade en "bias" i hjärnan till förmån för hög kalori mat.
Resultaten, som presenterades vid konferensen Neuroscience 2012, visade att hjärnan förändrades hur den svarade på bilder av kaloririka livsmedel, men inte kalorifattig mat, när frukosten hoppade över.
De visade en del av hjärnan tänkte att vara involverad i "mat appeal", den omloppsbana frontala cortex, blev mer aktiv på en tom mage.
När forskarna bjöd deltagarna på lunch i slutet av studien åt folk ytterligare en femtedel kalorier om frukosten missades.
Doktor Tony Goldstone, från Imperial College London, sade: " Genom både deltagarnas MRI-resultat och observationer av hur mycket de åt vid lunchen fann vi rikliga bevis för att fasta gjorde människor hungrigare, och ökade dragningskraften hos kaloririka livsmedel och mängden människor som åt.
"En anledning till att det är så svårt att gå ner i vikt är att dragningskraften av hög kalori mat går upp."
Doktor Catherine Hankey, lektor i näringslära vid University of Glasgow, sade att forskningen hade visat att frukosten "tar bort aptiten" och att den senaste studien var en "intressant" insikt.
Hon sa att frukosten var kopplad till stabila blodsockernivåer, som "håller dig på rak och smal".
Framtida studier kommer att undersöka hur fetma påverkar samma system i hjärnan.
Hjärnröntgen visar att hoppar frukost gör fet, hög kalori mat verkar mycket mer attraktiv senare på dagen, enligt forskare.