Većinu vremena naše tijelo rutinski uspješno obrađuje nove informacije (događaje, iskustva), bez da smo mi toga svjesni. Kad naš sistem pravilno funkcioniše, izvlači korisne informacije iz naših (uznemirujućih) iskustava, tako da učimo iz njih i idemo dalje. Naše emocije, uvjerenja, misli i tjelesne reakcije vezane za sjećanja na uznemirujuće iskustvo se prilikom obrade transformišu (prorade), postaju zdrave i adaptivne, a iskustvo se integriše sa ostalim životnim događajima.
Međutim, ako se dogodi neko neuobičajeno, strašno, traumatsko iskustvo (npr. saobraćajna nesreća), ili ako smo kontinuirano izloženi nepovoljnim okolnostima (npr. zanemarivanju u djetinjstvu), naš prirodni sistem za obradu informacija može postati preopterećen. Zbog ove preopterećenosti, negativna iskustva mogu ostati neprorađena, sirovo pospremljena, „zaglavljena“ ili „zaleđena“ u našem mozgu.
Brojni neurobiolozi i istraživači memorije ističu da se velike traume i drugi jako uznemirujući životni događaji pohranjuju u pogrešnoj vrsti memorije. Umjesto da budu sačuvani u „eksplicitnoj“ ili „narativnoj“ memoriji gdje mogu biti zapamćeni bez intenzivnog bola, oni su pohranjeni u „implicitnoj“ ili „neverbalnoj“ memoriji gdje se čuvaju emocije i tjelesne senzacije koje su bile dio inicijalnog događaja. Pošto ova sjećanja nemaju mogućnost da se povežu sa drugim, korisnim informacijama u kori velikog mozga, ostaju izolovana od ostalih životnih iskustava u našim memorijskim mrežama. Međutim, ova traumatska „neprocesirana“ sjećanja limbičkog sistema mogu biti stalno trigerovana (aktivirana) kada u sadašnjosti doživimo iskustva koja su po nečemu slična onom inicijalnom iskustvu. Sjećanje na samo inicijalno iskustvo može biti zaboravljeno, ali bolne emocije vezane za to iskustvo se stalno se aktiviraju u sadašnjosti (anksioznost, panika, ljutnja, očaj). Zbog toga naša sposobnost da živimo u sadašnjosti i učimo iz novih iskustava može biti inhibirana. EMDR terapija pomaže da se sirova, neobrađena, memorija obradi na prirodan, adaptivan način.
EMDR terapeuti su obučeni da rade sa sistemom obrade informacija kako bi pristupili problematičnim iskustvima. Neuroznantsvena istraživanja su potvrdila da EMDR terapija brzo mijenja određene neuronske mreže i tako utječe na stvaranje neurotransmitera.
