状态会激活神经网络的一部分，被激活的神经网络通常参与处理自己那个「与被观察者相同的状态」，像是：厌恶、感动或是痛苦。Preston和弗兰斯·德瓦尔指出，以神经科学基础对同理心的研究受到越来越多关注。一项进行了40个样本的fMRI荟萃分析发现，情感同理心与岛叶活动增加有关，而认知同理心与中扣带皮层、邻近背内侧的前额叶皮层活动有关。一些学者提出，在同理心运作期间，运动神经元产生的镜像行为可能有助于重复感受。同理行为也可以为另一个人提供同理心，像是借由引发仁慈、宽恕等情绪。
个体差异.