Υποδοχείς στο δέρμα μεταδίδουν σήματα στον εγκέφαλο που ενεργοποιούν ένα δίκτυο περιοχών σχετικών με την κοινωνική σύνδεση, τη φροντίδα και τη ρύθμιση του στρες, περιλαμβάνοντας δομές όπως η αμυγδαλή, ο πρόσθιος προμετωπιαίος φλοιός και περιοχές του συστήματος ανταμοιβής. Σε νευροχημικό επίπεδο απελευθερώνεται ωκυτοκίνη, ενώ καταγράφεται πτώση των επιπέδων κορτιζόλης και μετάβαση του αυτόνομου νευρικού συστήματος σε κατάσταση ηρεμίας, με αποτέλεσμα το βιολογικό σήμα «Εδώ υπάρχει ασφάλεια» να γίνεται αντιληπτό σε σώμα και νου.

Σε φυσιολογικό επίπεδο η αγκαλιά συνδέεται με επιβράδυνση του καρδιακού ρυθμού, βαθύτερη αναπνοή και γενική χαλάρωση των μυών. Η κλινική εμπειρία και η έρευνα υποστηρίζουν ότι όταν η σωματική επαφή αποτελεί σταθερό στοιχείο σχέσεων εμπιστοσύνης, δεν περιορίζεται σε στιγμιαία ανακούφιση αλλά συμβάλλει στη μακροχρόνια ρύθμιση του στρες και στην ανάπτυξη ψυχικής ανθεκτικότητας. Μελέτες που εξετάζουν χρόνια επίπεδα άγχους καταγράφουν σχέση μεταξύ τακτικής φυσικής επαφής και χαμηλότερης υποκειμενικής έντασης άγχους, ενώ παρατηρείται και βελτίωση των δεικτών διαχείρισης του στρες σε άτομα με σταθερές σχέσεις στήριξης.

Ομάδες που ωφελούνται ιδιαίτερα περιλαμβάνουν τα παιδιά, τους ηλικιωμένους και ανθρώπους που βιώνουν μοναξιά, κατάθλιψη ή κοινωνική απομόνωση. Στα πρώτα στάδια της ζωής η σωματική επαφή συμβάλλει στη διαμόρφωση βασικής εμπιστοσύνης και στην εσωτερική αίσθηση στήριξης· στους ηλικιωμένους η φυσική ζεστασιά μειώνει την αίσθηση αποξένωσης· σε άτομα με καταθλιπτικά συμπτώματα η αγκαλιά, υπό προϋποθέσεις συναίνεσης και ασφάλειας, μπορεί να λειτουργήσει ως γέφυρα επανασύνδεσης με το σώμα και τους άλλους. Στην κλινική πρακτική η αγκαλιά περιγράφεται ως ισχυρός ρυθμιστικός παράγοντας του στρες, όχι όμως ως υποκατάστατο θεραπειών· απαιτείται εκτίμηση ιστορικού, συναίνεση και σεβασμός ορίων.

Υπάρχουν επίσης ενδείξεις για θετική επίπτωση στη σωματική υγεία: βελτιωμένη καρδιαγγειακή λειτουργία, ενίσχυση ανοσοποιητικής ανταπόκρισης και βελτιωμένη ποιότητα ύπνου αναφέρονται σε σχετικές εργασίες, συχνά αποδιδόμενες στη μακροχρόνια μείωση της έκκρισης κορτιζόλης. Ταυτόχρονα, η συστηματική μείωση της φυσικής επαφής σε ορισμένες σύγχρονες κοινωνίες εγείρει πρακτικές και επιδημιολογικές ανησυχίες για την επιβάρυνση ομάδων που ήδη αντιμετωπίζουν μοναξιά ή ψυχικές δυσκολίες. Αναγνωρίζεται επίσης ότι υπάρχουν άνθρωποι που δυσκολεύονται με την αγκαλιά· η συναίνεση και ο σεβασμός των ορίων παραμένουν αναγκαία στοιχεία σε κάθε μορφή σωματικής επαφής.