El campo de la neuroteología, al igual que la neurociencia en general, se ha servido de las técnicas de neuroimagen para llevar a cabo sus experimentos. Los equipos de MRI son preferentemente usados para investigaciones de esta índole, pero requieren de distintos programas y especificaciones dependiendo dal tipo de imagen que se quiere obtener, su localización en el cerebro y la claridad deseada. La neuroimagen se divide claramente en dos categorías:
Imágenes estructurales que lidean con la estructura y tamaño del cerebro. Andrew B. Newberg y otros describen los procesos neurológicos que son impulsados por la estimulación repetitiva y rítmica típica de los rituales humanos, y que contribuye a la liberación de sentimientos trascendentales de conexión a una unidad universal. Sin embargo, también afirman que la estimulación física por sí sola no es suficiente para generar experiencias trascendentales de unidad. Para que esto ocurra, aducen que debe haber una combinación de la estimulación rítmica con ideas. Una vez que esto ocurre "... el ritual se convierte de una idea significativa a una experiencia visceral".
Por otra parte se dice que los seres humanos se ven obligados a actuar mitos debido a las operaciones biológicas del cerebro a causa de lo que ellos llaman la "tendencia innata del cerebro para convertir pensamientos en acciones ".
Eugen Drewermann, uno de los teólogos más destacados y polémicos hoy en día en Europa, ha desarrollado con base en la investigación neurocientífica actual, una crítica radical de las concepciones tradicionales de Dios y el alma, y una reinterpretación radical de la religión a la luz de la neurología, en dos tomos monumentales: Modern Neurology and the Question of God (Neurología moderna y la cuestión de Dios), publicados en 2006 y 2007. Sin embargo, también se ha argumentado que "la neuroteología debe concebirse y practicarse dentro de un marco teológico".