Seau, en 90-talsstjärna med San Diego Chargers, dog av en självförvållad skottskada på onsdag, efter att hans flickvän fann honom medvetslös.
Hans död följde 2011 självmord av före detta Chicago Bears stjärna Dave Duerson.
Deras död har lett till frågor om hjärnskakningars inverkan på hjärnan hos professionella fotbollsspelare.
"De [familjen] tror att genom att tillåta detta förfarande, det kommer att tillåta förbättring av andra individer och idrottare under de kommande åren," Pastor Shawn Mitchell, tidigare präst för Chargers, berättade Reuters nyhetsbyrån.
"Deras tanke är, om det kan gynna andra, då är det förmodligen värt att gå vidare med."
San Diego County Medical Examiner's Office sa att Seaus hjärna skulle behöva utföras av utomstående forskare.
Seaus familj har inte sagt om de tror att hjärnskakningar kan ha spelat en roll i fotbollsstjärnans död.
Men färska studier har funnit ett samband mellan upprepade hjärnskakningar och kronisk traumatisk encefalopati, en sjukdom med symtom som minnesförlust och humörsvängningar.
På torsdag, en mer än hundra tidigare National Football League spelare lämnade in en stämning som hävdar National Football League (NFL) medvetet dolde farorna med hjärnskakningar för dem.
De går med i ytterligare 1 500 tidigare NFL spelare som har satt sina namn till liknande stämningar.
Duersons familj har redan lämnat in en felaktig dödsdom mot NFL och hävdar att organisationen inte gjorde tillräckligt för att förhindra eller behandla hjärnskakningar som skadat hans hjärna. Han dog i februari 2011.
Seaus ex-fru Gina berättade för nyhetsbyrån Associated Press att Seau också led av hjärnskakningar under sin 20-åriga fotbollskarriär.
Men hans släktingar och vänner säger att de inte kände till några problem som kan ha lett till hans död. Polisen har sagt att de inte hittade ett självmordsbrev.
År 2010 körde Seau sin bil av en klippa timmar efter att han hade gripits på misstanke om våld i hemmet.
Seau spelade med sin hemstad San Diego Chargers i 13 år innan han spelade med Miami Dolphins och New England Patriots.
Han fördes in i Chargers Hall of Fame 2010.
Familjen av före detta amerikansk fotbollsstjärnan Junior Seau har donerat sin hjärna för forskning om effekterna av huvudtrauma på fotbollsspelare.