近年来，随着核磁共振技术的发展，我们能够在电脑上将复杂的大脑绘画出来。这也标志着神经科学研究者们可以用科学的方式来观察大脑。这也表明在冥想的时候，大脑发生的变化，长期练习带来的效果，都能在科学仪器上显示出来。
在刚开始的时候，研究者只是假定冥想时大脑的脑电波会发生变化，但是通过仪器观察之后，他们发现长期冥想练习后，除了脑电波之外，大脑的物理机构也会发生变化，这样的过程被称为神经可塑性。
脑电波
科学家已经发现，人在思考、休息、睡眠等状态时的脑电波是不同的。当大脑处于冥想放松状态的时候，脑电波主要是以埃尔法波为主。这个时候，脑波动的频率是每秒钟8-13Hz；当大脑进行积极思考，识别判断，与人交流的时候，脑电波主要是贝塔脑波，这种脑波的波动频率是每秒钟13-30Hz。
科学家还发现，大脑的不同部位的功能也是不同的，可以粗略的把大脑分为左脑和右脑。左脑和右脑的脑电波也是不同的。例如，在进行逻辑思维的时候，主要是以左脑的贝塔脑波为主，在进行空间想象和艺术创作的时候，主要是以右脑的阿尔法脑波为主。右脑最重要的贡献是创造性思维。右脑不拘泥于局部的分析，而是统观全局，以大胆猜测跳跃式地前进，达到直觉的结论。在有些人身上，直觉思维甚至变成一种先知能力，使他们能预知未来的变化，事先做出重大决策。
冥想的作用不仅仅是使大脑的各部分得到充分休息，而且能让大脑保持最佳活动状态。通过冥想练习，可以促使脑部的活动部位发生转换，刺激右脑的开发，改变人们偏重使用左脑的习惯，促进脑部活动的总体平衡。这样也达到了开发大脑智慧的目的。
脑灰质
冥想可以维持大脑容量。我们知道，脑灰质的区域主要掌握肌肉控制、情感记忆，随着年龄的增长，脑灰质的容量会逐步缩小。美国加州大学曾经做过一个实验，他们分别选取了50名长期冥想的人士和50名无冥想经历的人士。使用最新的核磁共振技术，对这100名实验者脑部的脑灰质的容量进行绘图。研究人员惊奇的发现：一般来说，随着年龄而减少的脑灰质，在冥想人群中减少的更加缓慢。这就像锻炼身体一样，锻炼身体可以让特定的肌肉变厚变壮，同样的，通过练习冥想也能让大脑中有关幸福和快乐的脑灰质区域变的更厚。
