Специальные исследования показывают, что эмоциональные переживания обусловлены нервным возбуждением подкорковых центров и физиологическими процессами, происходящими в вегетативной нервной системе. В свою очередь подкорка оказывает положительное влияние на кору больших полушарий, выступая в качестве источника их силы. Эмоциональные процессы вызывают целый ряд изменений в организме человека: в органах дыхания, пищеварения, сердечно-сосудистой деятельности. При эмоциональных состояниях меняется пульс, кровяное давление, расширяются зрачки, наблюдается реакция потоотделения, побледнение и покраснение, усиленный приток крови к сердцу, легким, центральной нервной системе и т. д. Различные переживания сопровождаются своеобразными изменениями во внутренних органах, возбуждаемых через симпатический отдел вегетативной нервной системы.
Ведущую роль в эмоциях и особенно чувствах выполняет кора больших полушарий головного мозга человека. И. П. Павлов связывал происхождение сложных чувств с деятельностью коры мозга. Поддержание или разрушение систем связей изменяет субъективное отношение к действительности. Он указывал, что нервные процессы полушарий при установке и поддержке динамического стереотипа есть то, что обыкновенно называют чувствами в их двух основных категориях -- положительной и отрицательной, и в их огромной градации интенсивностей.
На протекание эмоций и чувств человека влияет вторая сигнальная система. Переживания могут возникнуть не только при непосредственном воздействии предметов, но могут быть вызваны словами. Рассказ о пережитом может вызвать у слушателей определенное эмоциональное состояние. Благодаря деятельности второй сигнальной системы эмоции и чувства становятся осознанными процессами, приобретают общественный характер, осмысливается соотношение между собственными эмоциональными реакциями и общественно значимыми чувствами. Лишь при деятельности второй сигнальной системы возможно формирование таких сложных чувств человека, как моральные, интеллектуальные, эстетические.