การทำสมาธิมีมานานหลายพันปี แต่เพิ่งจะมีการศึกษาถึงผลของการทำสมาธิอย่างจริงจังและมีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์เมื่อไม่นานมานี้เท่านั้น มันมีผลต่อสมองโดยช่วยให้สมองของเรามีความยืดหยุ่น และสามารถปรับเปลี่ยนไปตามประสบการณ์ชีวิตได้อย่างมีคุณภาพ หรือที่เรียกว่า neuroplasticity ซึ่งการทำสมาธิสามารถทำได้โดยนั่งในท่าที่สบาย ภายในสถานที่ที่ปราศจากเสียงรบกวน หาวัตถุที่จะยึดถือในการเพ่งหรือจดจ่อ เช่น พระพุทธรูป หรือจะหลับตาและจับความรู้สึกที่ลมหายใจพร้อมทั้งมีสติอยู่กับลมหายใจก็ได้ นอกจากนี้เรายังฝึกสมาธิและสติโดยการฝึกฝนให้จิตใจเพิ่มความระมัดระวังและรู้สึกตัวมากขึ้นแม้ไม่ได้อยู่ในท่านั่งหลับตาได้อีกด้วย
นักวิจัยจากหลากหลายมหาวิทยาลัยได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับผลของการทำสมาธิต่อสมอง และพวกเขาพบว่ามันมีผลต่อสมองในทางบวก งานวิจัยบางงานวิจัยมีหลักฐานยืนยันถึงความเปลี่ยนแปลงของสมองในขณะและหลังการทำสมาธิจากอุปกรณ์ fMRI (Functional magnetic resonance imaging) ซึ่งสามารถตรวจการทำงานของสมองได้ด้วยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงการไหลเวียนของเลือดในสมอง หรือ EEG (Electroencephalo graphy) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ตรวจคลื่นไฟฟ้าสมอง
สำหรับงานวิจัยที่น่าสนใจที่สุดงานหนึ่งซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของสมองโดยตรงก็คือ งานวิจัยจากมหาวิทยาลัยเยล โดยทีมวิจัยพบว่า การทำสมาธิพร้อมกับความรู้สึกตัว ช่วยลดกิจกรรมในเครือข่ายประสาทที่เรียกว่า Default Mode Network (DMN) ซึ่งเป็นส่วนที่ตอบสนองต่อความคิดที่เหม่อลอยหรือฟุ้งซ่าน เช่น คิดถึงอดีตหรือคิดไปไกลถึงอนาคต ตลอดจนการคิดถึงความเป็นตัวตนของตนเอง ถ้าสมองของเรากำลังพักโดยไม่ได้คิดอะไรเป็นพิเศษ DMN ก็จะทำงาน ซึ่งความคิดเหม่อลอยหรือฟุ้งซ่านนี้เกี่ยวข้องกับความสุขที่ลดน้อยลง ความกังวลถึงอดีตและอนาคต แต่งานวิจัยส่วนใหญ่แสดงให้เห็นว่าการทำสมาธิค่อนข้างมีผลต่อการทำงานของ DMN ที่ลดลง นอกจากนี้ DMN ยังมีความเกี่ยวข้องกับความกังวล โรคสมาธิสั้น (ADHD) และอัลไซเมอร์ด้วย
งานวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดพบว่า การทำสมาธิสามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสมองได้จริง โดยในโปรแกรม 8 สัปดาห์ของการทำสมาธิเพื่อลดความเครียด ทีมวิจัยพบว่าสมองส่วนฮิปโปแคมปัส (Hippocampus) ของผู้เข้าร่วมวิจัยมีการเพิ่มหนาขึ้น ซึ่งสมองส่วนนี้เป็นส่วนที่ควบคุมการเรียนรู้และความจำ นอกจากนี้ยังมีบทบาทเกี่ยวข้องกับอารมณ์ต่าง ๆ ด้วย ขณะเดียวกันก็มีการลดลงของปริมาณเซลล์สมองในส่วนอะมิกดาลา (Amygdala) ซึ่งเป็นส่วนที่ตอบสนองต่อความกลัว ความกังวล และความเเครียด การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สอดคล้องกับระดับความเครียดของผู้เข้าร่วมทดลองที่ลดลง การทำสมาธิจึงไม่เพียงแต่เปลี่ยนแปลงสมองเท่านั้น แต่มันยังสามารถเปลี่ยนแปลงการรับรู้และความรู้สึกของแต่ละคนได้ นอกจากนี้จากการศึกษาวิจัยอื่น ๆ ยังระบุว่า การทำสมาธิสามารถยับยั้งยีนที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองต่อการอักเสบ ลดความเครียด ความดันเลือด และพัฒนาความมุ่งมั่นตั้งใจต่อการทำสิ่งใดสิ่งหนึ่งด้วย
ส่วนงานวิจัยจาก UCLA พบว่า การนั่งสมาธิในระยะยาวช่วยชะลออายุของสมองได้ดีกว่าการไม่ได้ทำสมาธิเลย โดยผู้ที่มีอายุมากกว่าแต่มีการทำสมาธิยังคงมีการสูญเสียปริมาณเนื้อสมองไป แต่ก็ไม่ได้เด่นชัดเท่ากับการสูญเสียปริมาณเนื้อสมองของผู้ที่ไม่ได้ทำสมาธิ ขณะที่งานวิจัยจากมหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ ให้ข้อสังเกตถึงความเชื่อมโยงระหว่างการทำสมาธิที่ประกอบไปด้วยสติกับความสามารถในการลดอาการซึมเศร้า ความกังวล และเจ็บปวดลงได้ โดยทีมวิจัยพบว่าผลจากการทำสมาธิช่วยลดอาการซึมเศร้าได้ในระดับเดียวกับผลจากยาต้านอาการซึมเศร้าเลยทีเดียว นอกจากนี้การทำสมาธิยังมีผลช่วยรักษาอาการเสพติดต่าง ๆ อีกด้วย เช่น การฝึกสมาธิเพื่อต้านการสูบบุหรี่