Las investigaciones con neuroimagen sobre los efectos de las psicoterapias que tratan el trastorno de estrés postraumático (TEPT), incluyendo la terapia de desensibilización y reprocesamiento por movimientos oculares (EMDR), han mostrado hallazgos conformes con modificaciones en el flujo sanguíneo cerebral (FSC; tomografía computerizada de emisión monofotónica [SPECT]), en el volumen y la densidad neuronal (imágenes por resonancia magnética [MRI]) y, más recientemente, en las señales eléctricas del cerebro (electroencefalografía [EEG]). Además, en el pasado reciente, se han monitorizado, por medio de EEG, cambios neurobiológicos relacionados con EMDR durante la misma terapia y han mostrado un cambio en la activación máxima desde las regiones límbicas emocionales a las regiones cognitivas corticales del cerebro. Esta ha sido la primera vez que se han señalado los cambios neurobiológicos que tienen lugar durante una sesión de psicoterapia, lo que ha hecho que EMDR sea la primera psicoterapia con un efecto neurobiológico probado. El propósito de este artículo ha sido analizar los resultados de los cambios funcionales y estructurales que han tenido lugar durante el tratamiento del TEPT y que han sido presentados por diversos grupos de investigación durante el período entre 1999 y 2012. Los cambios fisiopatológicos referidos se presentan en función de las técnicas neuropsicológicas y la metodología implementadas y son analizados de manera crítica.