目前认为精神病是一种功能性的疾病，现在研究手段还没有发现明显的大脑器质性改变，但从微观讲，中枢神经递质有改变，此种递质是神经细胞与神经细胞之间互相传递信息的物质，可塑性有变化，也就是神经细胞的修复过程。中枢神经细胞传递信息的物质有多巴胺、去甲肾上腺素、5-羟色胺，还有很多氨基酸，上述物质发生变化都会导致不同的精神状态改变，像精神分裂症发病的机制是多巴胺活动增强，多数抗精神病药是通过改变多巴胺而发挥治疗作用。5-羟色胺在抑郁症患者中起着很重要的作用，主要是集中于脑干的某些神经核团，目前有很多新型的抗抑郁药，主要是通过提升5-羟色胺浓度而起到改善抑郁症状的作用。
影像研究发现，精神疾病中枢也会有改变，精神分裂症患者涉及到所有的大脑皮质和皮质下结构，情感障碍也存在脑结构异常。抑郁症的患者部分脑区灰质减少，反复发作的抑郁症患者在额叶皮质体积缩小，治疗后的抑郁症患者额叶皮质、海马、海马旁的灰质体积增大。大脑本身还是一个内分泌器官，患者的行为、思维和大脑神经内分泌调节关系非常密切。研究发现，抑郁症患者促肾上腺皮质激素、皮质醇有异常，高水平的皮质醇导致神经核团海马椎体细胞凋亡，是应激和抑郁症发生认知损害的原因之一，还有肠道微生物群对大脑有调节作用。另外，还有社会心理因素，对大脑的结构和功能造成一定损害，会导致精神症状出现。
