研究测定大脑组织和脊髓深部温度比表浅的高。小剂量超短波作用家兔头部后，E.E.G波幅度增高频率减低。使用强剂量（热量）作用时，有是时呼吸加快，唾液增多，E.E.G波幅减低，同时纺锤状波数目增多，这表明超短波能直接作用于脑组织。
有人研究证明用微热量超短波作用健康人植物神经无明显反应，但对伴有明显植物神经功能紊乱时，则对大多数患者有调整其功能趋于正常化的作用。一般常有抑制交感神经、兴奋迷走神经的作用，小剂量作用于高血压病人的交感神经节时，能使血压下降，心率减慢。
临床研究用适当剂量超短波作用于腰骶神经节及病灶区以治疗下肢神经血管疾病，有降低交感神经紧张度，减轻血管痉挛，建立侧枝循环，改善组织营养和功能的作用。
超短波对感觉神经有抑制作用，故临床上有镇痛效果。小剂量能加速不全断离的神经纤维再生，大剂量则抑制之。（二）对心血管系统的作用 超短波用治疗剂量作用于健康人心区、颈部或下肢远端未发现心脏功能有明显改变。但动物实验发现，过大剂量长时间作用后则使心律由减慢直至停止。
动物实验证明超短波有兴奋迷走神经作用，对交感神经有抑制作用。有人用小剂量超短波作用对部分血循环代偿不全Ⅰ°级患者有改善心脏功能和症状作用。对代偿功能严重紊乱者无治疗作用。剂量过强时可出现不良反应，故胸部超短波治疗应注意心脏情况，一般尽量使电场不直接通过心脏，如治疗必须通过心脏时，宜用小剂量短时间，操作时须渐增渐减，并注意脉搏、心律和血压的变化，如遇不良反应及时停止。