情绪和情感，同其他心理活动一样，也是脑的机能，从神经机制来看，情绪和情感是在客观现实的影响下，以大脑皮层活动为主导，皮层和皮层下中枢的神经过程协同活动的结果。
巴甫洛夫认为，情感是在大脑皮层上“动力定型的维持和破坏”。如果外界的刺激使人原有的一些动型得到维持和发展，人就产生积极的情绪和情感；如果外界的刺激使人原有的一些动型得不到维持和发展，人就会产生消极的情绪和情感。巴甫洛夫说，一个集邮者得到珍贵的邮票，亲人的团聚，观点一致者谈话的情投意合等所产生的欢乐，便是大脑皮层原有的动型得到维持的表现，而“在习惯的生活方式产生改变时，例如，失业或亲人死亡，信仰粉碎时，所经历到的沮丧情感，其生理基础则大半是在于旧的动型遭到改变，遭到破坏，而新的动型又难于建立起来。”
人的大脑皮层上的各种动型又是多层次的、相互制约着的。当外界的刺激使一些次要的动型遭到破坏，而使另一些更主要的动型得到维持和发展时，人也会产生愉快的情绪和情感。大脑皮层上的动型的维持和破坏所引起的兴奋过程和抑制过程通过扩散集中、相互诱导的作用就能相应地引起和改变皮层下中枢的活动，从而引起一系列的内脏器官、腺体以及骨骼肌等的相应活动；这些活动引起的神经过程，又会通过传人神经的传导，从皮层下中枢反馈到大脑皮层，影响着大脑皮层正在进行着的活动。人们的情绪和情感就是大脑皮层和皮层下中枢这样的协同活动的结果。
70年代初，美国心理学家沙克特(S．Schachter)提出了“情绪三因素说”。他认为，情绪的产生不单纯地决定于外界刺激和机体内部的生理变化，而是外部刺激、机体的生理变化和认识过程三者之间相互作用的结果，他特别强调认知因素在情绪形成中的作用。他还指出，当植物性神经系统激起内部器官和机体其他部分的活动时，只是引起一种模糊的、未分化的情绪状态，经过本人对这种模糊的情绪状态加以“解释”，才能决定当时的情绪体验，而这种解释既和一个人的知识经验有关，又和当时情境中知觉到的事实有关。可见，这种“解释”和机体变化对大脑皮层的反馈之间的相互作用决定着当时的情绪体验。例如，某人在过去经验中遭遇到某种险境，最终平安度过。当他再经历这险境时，回忆过去经验，做出估价，便能对此泰然自若，再无恐惧或惊慌之感。