多年来，经过大量的实验，人们已经知道，针灸可以在很多情况下控制疼痛。通过在扎针部位上刺激神经末梢，可以促发大量能影响疼痛感的物质的分泌。脑啡呔(enkephalin)和强啡呔(dynorphin)是人体内产生的两种天然鸦片剂，它们能抑制脊髓神经细胞的电活动。
医生就是这样解释针灸的直接镇痛作用——直接止痛效应(immediate analgesic effect)的。只要针还扎在皮肤上，针刺带来的刺激就会把人的注意力从疼痛部位引开。
另一些专家，像德国杜伊斯堡-艾森大学内科和中西医结合科的医师相信，还有另外一种原理，帮助患者在接受针灸治疗之后，长时间地减轻疼痛。脊髓中一个叫做后角(posterior horn)的部位，在它的上面有抑制性突触，可以持续减弱神经纤维的传导性。神经纤维向大脑传递信号的能力减弱了，疼痛感便无法到达大脑，人也不会感觉到痛了。
但是研究表明，针灸的影响深入大脑。中国中医研究院和美国哈佛医学院的科学家分别在2000年和2002年发表了他们用功能磁共振成像技术(fMRI)进行的研究。这种技术可以检测人的神经活动，根据检测结果，研究人员便能够判断，扎在手上的针是否可以改变大脑的功能。
他们发现，海马体、下丘脑及其他边缘系统组成部分的活动都减弱了，而这些正是已知与疼痛感有关的部位。当研究人员刺激特定穴位时，还记录到大脑躯体感觉皮层的活动发生了改变，而这部分皮层参与了痛觉信息的处理。
针灸引发的激素、神经递质(如血清素)和内啡肽的分泌，可以解释这种疗法的一些其他效果，包括血流和免疫细胞功能的改变。针灸能够激发多种因子的释放，并引起大脑功能的改变，这使人们有理由相信，它可以影响人体的多个不同系统。一些临床证据也支持这个观点。
1997年，美国国立健康研究所发布的报告宣称，有“明确的证据”表明，针灸对一系列疾病具有疗效，包括治疗手术和化疗后的恶心、妊娠期的清晨呕吐现象等。这份报告还指出，有“合理的证据”说明，针灸能够减轻手术带来的疼痛和妇女的痛经现象。而且，针刺引起的不适要比常规疗法带来的副作用少得多。
也许这些生物学上的证据会让人觉得关于针灸有效性的问题已经得到了彻底解决。然而，尽管一些病人在接受针灸治疗之后，的确有了好转，却不能肯定这就是针灸本身的作用。
德国慕尼黑大学的专家说，针炙的部分秘密在于它造成的心理作用，针灸的疗效不过是因为患者在这里得到了更多的关注。病人和医生之间不用再隔着桌子交流，医生会用手去触摸并仔细观察患者的情况。除此之外，他们还会不断地谈论病情和症状。通常情况下，仅凭这些就足以对治疗过程产生积极的影响。
