마음챙김에 수반되는 심신의 건강 효과는 자율신경계와 밀접한 관련이 있다. 자율신경계란 뇌나 척수로부터 나와 신체의 구석구석까지 이르는 말초신경 가운데 호흡, 순환, 소화와 같은 생명 유지에 직접 관계하는 장기의 기능, 즉 의지와 전혀 상관없이 식물성 기능에 관계하는 불수의성(不隨意性) 신경을 말한다. 자율신경계가 중요한 이유는 살아가는 과정에서 스트레스를 낮추고 불안을 진정시키고 장기적으로 건강을 증진시키기 위해 필요한 통로이기 때문이다. 보통 신경계는 중추신경과 이에 의해 통제되는 말초신경계가 있고, 말초신경계는 체(體)신경계와 자율신경계로 나뉜다. 체신경계는 감각과 근육을 지배하여 신체의 운동을 수행하지만, 자율신경계는 교감신경계와 부교감신경계로 구성되며 신체 내부 장기들의 활동을 조절한다. 자율신경계의 활동에는 마음이 큰 영향을 미치는데, 교감신경계는 스트레스에 의해 크게 활성화되는 반면 부교감신경을 자극하면 진정, 이완 등이 일어나게 된다. 보통 긴장감이 높은 경우 의식적으로 심호흡을 천천히 하면 생존을 위해 ‘싸움 또는 도주(Fight and Flight)’ 반응을 주도하는 교감신경계가 완화되고 부교감신경이 활성화되어 기분이 안정되면서 마음이 편안해지는 경우가 많다. 부교감신경은 일차적으로 우리 몸의 평형상태를 유지하는 기능을 수행하므로 마음이 안정되면 부교감신경계가 활성화되며, 역으로 부교감신경계가 활성화되면 마음이 편안해진다. 이처럼 교감신경계와 부교감신경계는 상반되게 작용하여 신체의 각종 기능을 조절하는데, 마음챙김 수행은 자율신경계 중 부교감신경계의 활성화와 직접적인 관계가 있다. 마음챙김 수행은 심신을 빠르게 이완시켜 부교감신경계를 활성화하는데 이에 따라 교감신경계의 긴장감을 완화시킨다. 보통 수행을 처음 하는 사람들은 졸거나 자기도 하는데 이는 부교감신경계의 작용이 가져오는 생리적 이완효과라고 볼 수 있다. 실제로 수행을 하면 근긴장도, 맥박과 혈압, 산소섭취량 등이 감소된다. 수행 중에는 신진대사가 저하되지만 역으로 의식은 또렷하게 깨어 있게 된다. 이 상태는 단순한 휴식과는 질적으로 다른 생리 상태가 되며, 심신 치유가 일어나게 된다. 마음챙김 수행만이 자율신경계를 조절하여 마음의 평안을 가져오고 부교감신경계를 활성화하여 치유기능을 제공하는 것이 아니다. 다른 많은 명상기법에도 유사한 효과가 있지만, 마음챙김은 일반인이 쉽게 접근할 수 있고 부작용도 없는 수행이라고 볼 수 있다. 명상의 종류에 따라 조금 다른 뇌의 부위가 관련될 수 있고, 명상의 방식에 따라 특정 뇌부위가 활성화되거나 반대로 동일한 뇌부위의 활성도가 저하될 수 있다. 그리고 명상법은 동일하다고 할지라도 명상을 수행하는 각 개인의 능력이 다르며 개인이 명상에서 받는 영향 역시 개인마다 큰 차이를 보일 수 있다. 마음챙김 수행은 MBSR, MBCT, ACT, DBT 등의 많은 유관 프로그램을 통해 수 많은 사람들에 의해 입증된 수행법이라고 볼 수 있다.