دستگاه عصبی خودکار و دستگاه اعصاب مرکزی هر دو مورد بررسی قرار گرفته است . مقیاسهای روانی دستگاه خودکار ، چون هدایت پوستی و ضربان قلب نتایج متضادی را نشان داده اند ، هر چند بطور تجربی می توان نتیجه گرفت که کودکان بیش فعال ، در واکنشهای دستگاه عصبی خودکار از کودکان گروه مقایسه پاسخ دهندگی کمتری داشته اند .
تحریک پذیری دستگاه مرکزی اعصاب از طریق مقایسه فعالیت موجی مغز در کودکان بیش فعال و کودکان معمولی مورد مطالعه قر ار گرفته است . بطور کلی سابقه نشان می داد که تفاوتی میان نوارهای مغزی آنان وجو ندارد . اما اقلیتی از کودکان بیش فعال فعالیت موجی مغزشان فوق العاده آهسته بود . از جایی که 10 درصد یا بیشتر از 10 درصد کودکان عادی نیز چنینند ، اهمیت این یافته زیر سؤال می رود . واکنشهای مغز در برابر محرکهای شنیداری و دیداری متعارض می نماید و در نتیجه تحلیل آنها نیز مشکل است . به رغم اینکه اینگونه تحقیقات احتمالاً می تواند سودمند باشد ، اما در حال حاضر بهره ی چندانی ندارد .
اکثر بررسیها مشخص نکرده اند که کودک بیش فعال با کودک معمولی تفاوت دارد ؛ اندکی از آنها نشانه هایی از تحریک پذیری زیاد ارائه می دهند و تعداد بیشتری فرضیه تحریک پذیری کمتر از حد معمول را تأیید می کنند . مانند سایر اختلالات رفتاری نقص کار در شیمی اعصاب نیز مورد بررسی قرار گرفته است . فرضیه های عمده در این باره حکایت از یک کاستی در سرتونین انتقال دهنده های عصبی ، نوپاین فراین ، و دوپامین دارد .
