El mecanismo que desata el miedo se encuentra, tanto en personas como en animales, en el cerebro, concretamente en el sistema límbico, que es el encargado de regular las emociones, la lucha, la huida y la evitación del dolor, y en general de todas las funciones de conservación del individuo y de la especie. Este sistema revisa de manera constante (incluso durante el sueño) toda la información que se recibe a través de los sentidos, y lo hace mediante la estructura llamada amígdala cerebral, que controla las emociones básicas, como el miedo y el afecto, y se encarga de localizar la fuente del peligro. Cuando la amígdala se activa se desencadena la sensación de miedo y ansiedad, y su respuesta puede ser la huida, la pelea o la rendición. Recientemente se ha encontrado que la sensación de miedo está mediada por la actuación de la hormona vasopresina en la amígdala cerebral y que la del afecto lo está a la de la hormona oxitocina también en la amigdala.
