首先需要了解大脑发育的基本规律。大脑细胞在孩子6岁左右已经全部发育完成，也就是说在后续的发育中大脑不会再产生新的脑细胞。此后的大脑发育主要是建立脑细胞之间的神经链接。

大脑发育不良发生的时间很大程度上影响了大脑功能改善的效果。如果因为脑损伤导致大脑发育不良，且脑损伤出现在三岁左右，大脑具有补偿功能，即可以在大脑其它未受伤区域发展出类似功能。但过了三岁，大脑出现的损伤基本是不可逆的，即脑细胞伤了就伤了，不能再自我修复，这部分功能也就是失去了。这种情况下后天治疗对大脑功能的改善非常有限。

第二，脑细胞不会再生，但是细胞之间的神经链接却可以不断产生，不断改变，新的链接可以被建立，而已经建立的链接可以被打破重建。就像走迷宫，链接不同的点会得到不同的路径和出口一样，不同脑细胞之间的链接会影响个体的心理发展，如行为模式，思维能力等。

第三，脑细胞间的神经链接的建立需要外界不断地刺激才得以形成，这就是神经可塑性发生的前提。换句话说，如果我们持续接受不断地接受某类型的刺激达到一定的时间，我们就可以建立某个神经链接，形成一条神经回路。我们给予儿童的刺激越多，儿童脑细胞之间建立的神经链接越多，大脑发育就越完善，功能更强大。这里提到的刺激的来源就是感觉统合治疗涉及的各方面。

感觉统合治疗是以一种结构化的、重复的方式使儿童受到感官刺激，从而调整儿童对身体感觉的反应方式及刺激大脑。

第四，除了神经可塑性为感觉统合疗法提供了起作用的可能性，大脑处理信息的方式及其运作机制是另一个此疗法起作用的前提。大脑就像计算机的处理器，本身无法直接获取信息，需要通过我们的感觉器官，如视觉，听觉，触觉等获取信息，然后将这些信息传递到大脑，大脑在对这些信息处理后，根据需要输出相应的指令到身体的相关器官或不做任何指令，从而调节我们的身体活动和各种反应。输入大脑的信息越准确越完整，大脑对身体的调节就越精确和有效。如果儿童对某些刺激不敏感，则其输入大脑的这类感觉信息就少，大脑就无法获取充分的信息去调节身体做出准确的行为。通过重复，不断地加大这类刺激，让大脑建立神经链接，从而改善大脑的发育和对身体的控制。