רגשות, כמו פחד ואהבה, מבוצעים על ידי המערכת הלימבית, שנמצאת באונה הזמנית. בעוד שהמערכת הלימבית מורכבת מחלקים רבים של המוח, מרכז העיבוד הרגשי הוא האמיגדלה, המקבלת קלט מתפקודי מוח אחרים, כמו זיכרון ותשומת לב.
אמיגדלה
בצורת שקד, האמיגדלה אחראית לתגובות רגשיות מרובות, כמו אהבה, פחד, כעס ותשוקה מינית. באוניברסיטת שיפנסבורג נאמר כי במחקרים על בעלי חיים, גירוי או הסרת האמיגדלה משנים את התגובה הרגשית: הפעלה חשמלית גורמת לתוקפנות, ואילו הסרה כירורגית מביאה לתגובות רגשיות אדישות. לכן, פגיעה באמיגדלה עלולה לגרום לתגובות רגשיות לא תקינות, והגברת יתר גורמת לתגובות מוגזמות.
היפוקמפוס
ההיפוקמפוס הוא חלק נוסף במערכת הלימבית השולח מידע לאמיגדלה. אחד ממרכזי עיבוד הזיכרון במוח, ההיפוקמפוס מתקשר עם האמיגדלה כאשר לאדם יש זיכרונות עם קשרים רגשיים. המכונים הקנדיים לחקר הבריאות מוסיפים כי הקשר בין ההיפוקמפוס לאמיגדלה "עשוי להיות מקורם של רגשות חזקים המופעלים על ידי זיכרונות מסוימים", מה שמסביר תגובות רגשיות לזיכרונות טראומטיים.
קליפת המוח הקדמית
קליפת המוח הקדמית, הממוקמת בסמוך לקדמת הראש, מעורבת בקבלת החלטות בתגובה לרגשות. המכון הקנדי למחקר בריאות קובע כי קליפת המוח הפרה-פרונטלית שולטת על ההחלטה שאדם מקבל כאשר הוא מתמודד עם תגובה רגשית, וגם מווסת חרדה.
היפותלמוס
ההיפותלמוס, גם הוא חלק מהמערכת הלימבית, מזין מידע לאמיגדלה. באוניברסיטת שיפנסבורג נאמר כי ההיפותלמוס פועל כווסת רגשות, ושולט ברמות החשק המיני, ההנאה, התוקפנות והכעס.
Cingulate ג'ירוס
הגירוס הצינגולטי משמש כמסלול בין התלמוס להיפוקמפוס, וממלא תפקיד בזכירת אירועים טעונים רגשיים. אוניברסיטת שיפנסבורג מציינת שהגירוס הצינגולטי ממקד את תשומת הלב לאירוע, ומעיר את שאר המוח שהוא משמעותי רגשית.
אזור Tegmental הגחון
האזור הטגמנטלי הגחון מעורב גם הוא ברגשות ובאהבה, במיוחד באופן בו אדם תופס הנאה. מסלולי הדופמין ממוקמים באזור הטגמנטלי הגחון: דופמין הוא מעביר עצבים המעורב במצב רוח, ורמות מוגברות מעלות את רמת העונג של האדם.
