多年來，經過大量的實驗，人們已經知道，鍼灸可以在很多情況下控制疼痛。通過在扎針部位上刺激神經末梢，可以促發大量能影響疼痛感的物質的分泌。腦啡呔(enkephalin)和強啡呔(dynorphin)是人體內產生的兩種天然鴉片劑，它們能抑制脊髓神經細胞的電活動。
醫生就是這樣解釋鍼灸的直接鎮痛作用——直接止痛效應(immediate analgesic effect)的。只要針還紮在皮膚上，針刺帶來的刺激就會把人的注意力從疼痛部位引開。
另一些專家，像德國杜伊斯堡-艾森大學內科和中西醫結合科的醫師相信，還有另外一種原理，幫助患者在接受鍼灸治療之後，長時間地減輕疼痛。脊髓中一個叫做后角(posterior horn)的部位，在它的上面有抑制性突觸，可以持續減弱神經纖維的傳導性。神經纖維向大腦傳遞信號的能力減弱了，疼痛感便無法到達大腦，人也不會感覺到痛了。
但是研究表明，鍼灸的影響深入大腦。中國中醫研究院和美國哈佛醫學院的科學家分別在2000年和2002年發表了他們用功能磁共振成像技術(fMRI)進行的研究。這種技術可以檢測人的神經活動，根據檢測結果，研究人員便能夠判斷，紮在手上的針是否可以改變大腦的功能。
他們發現，海馬體、下丘腦及其他邊緣系統組成部分的活動都減弱了，而這些正是已知與疼痛感有關的部位。當研究人員刺激特定穴位時，還記錄到大腦軀體感覺皮層的活動發生了改變，而這部分皮層參與了痛覺信息的處理。
鍼灸引發的激素、神經遞質(如血清素)和內啡肽的分泌，可以解釋這種療法的一些其他效果，包括血流和免疫細胞功能的改變。鍼灸能夠激發多種因子的釋放，並引起大腦功能的改變，這使人們有理由相信，它可以影響人體的多個不同系統。一些臨牀證據也支持這個觀點。
1997年，美國國立健康研究所發佈的報告宣稱，有“明確的證據”表明，鍼灸對一系列疾病具有療效，包括治療手術和化療後的噁心、妊娠期的清晨嘔吐現象等。這份報告還指出，有“合理的證據”說明，鍼灸能夠減輕手術帶來的疼痛和婦女的痛經現象。而且，針刺引起的不適要比常規療法帶來的副作用少得多。
也許這些生物學上的證據會讓人覺得關於鍼灸有效性的問題已經得到了徹底解決。然而，儘管一些病人在接受鍼灸治療之後，的確有了好轉，卻不能肯定這就是鍼灸本身的作用。
德國慕尼黑大學的專家說，針炙的部分祕密在於它造成的心理作用，鍼灸的療效不過是因爲患者在這裏得到了更多的關注。病人和醫生之間不用再隔着桌子交流，醫生會用手去觸摸並仔細觀察患者的情況。除此之外，他們還會不斷地談論病情和症狀。通常情況下，僅憑這些就足以對治療過程產生積極的影響。
