Det er ikke en bestemt del av hjernen som omhandler deja vu. I stedet antas det å være relatert til abnormiteter i hjernens funksjoner knyttet til hukommelse og gjenkjennelse. Dette kan inkludere hippocampus, entorhinal cortex og prefrontal cortex, blant andre deler av hjernen som er involvert i hukommelses- og fortrolighetsprosesser.