Вважається, що за виникнення зумовленої емоційної відповіді відповідає розташоване в скроневій частці мигдалеподібне тіло (amygdala).
Якщо розглядати емпатію з точки зору нейрофізіології, то здатність співпереживати пов'язана з гіпоталамусом і поясною звивиною головного мозку людини і характеризується нижньою лобовою звивиною та острівцем.
Кінцевий мозок У її функцію входить безпосередньо мислення та логіка як процес, контроль поведінки. Тут же розташовані центри Брока та Верніке: перший відповідає за мова, другий – за розуміння мови, письмової чи усної.
Префронтальній корі належить головна роль вирішенні моральних проблем, наприклад, завдань, у яких для порятунку кількох життів треба пожертвувати життям однієї невинної людини.