Pacientams, sergantiems dismorfofobija, sutrinka vaizdo apdorojimas ir kaktinės skilties-dryžuotojo kūno sistemos funkcija žiūrint į savo veidą, simptomų intensyvumas tiesiogiai koreliuoja su smegenų veikla. Be to, pastebėta, kad šio sutrikimo patologinė fiziologija yra panaši į obsesinį-kompulsinį sutrikimą, kurio forma dismorfofobija ir buvo laikoma anksčiau, bet dabar manoma, kad tai kompleksinis sutrikimas, turintis socialinės fobijos, valgymo sutrikimo ir kliedesių elementų.
Anksčiau ar vėliau ketvirtadalis sergančiųjų bando žudytis, pusė atsiduria ligoninėje dėl to arba ligos sukelto negalėjimo rūpintis savimi. Šiame atvejo-kontrolės tyrime buvo vertinama, kaip kinta funkcinė MRT pacientams žiūrint į savo veidą aukštoje, žemoje arba normalioje erdvinėje rezoliucijoje. Tyrime dalyvavo 33 vaistų nevartojantys dešiniarankiai: 17 sergančiųjų dismorfofobija ir 16 sveikųjų. Pirmoje grupėje buvo nustatytas orbitofrontalinės žievės ir uodeguotojo branduolio hiperaktyvumas. Tačiau nežinoma, ar šie funkciniai pokyčiai predisponuoja dismorfofobijos atsiradimą, ar atsiranda jau kurį laiką sergant ja.