Er is geen specifiek deel van de hersenen dat zich bezighoudt met déja vu. In plaats daarvan wordt gedacht dat het verband houdt met afwijkingen in de hersenfuncties die verband houden met geheugen en herkenning. Dit kan de hippocampus, de entorinale cortex en de prefrontale cortex omvatten, naast andere delen van de hersenen die betrokken zijn bij geheugen- en vertrouwdheidsprocessen.