Obstaja le nekaj študij o učinkovitosti zrcalne terapije, vendar prvi sklepi kažejo, da je tehnika zelo obetavna za fantomske bolečine v okončinah in okrevanje po možganski kapi. Nevrologi ne morejo razložiti, kako deluje zrcalna terapija, vendar verjamejo, da prelisiči možgane tako, da daje iluzijo dveh delujočih okončin. Zrcalna terapija velja za poceni in učinkovit način za zmanjšanje bolečine, ki jo utrpijo amputiranci.
Študija o zrcalni terapiji iz leta 2007 v medicinskem centru Walter Reed Army v Washingtonu, DC, je vključevala 18 vojnih veteranov, ki so izgubili okončine v spopadu. Dolga ogledala so bila nameščena ob preostalih okončinah v eni skupini udeležencev študije. Bolnike so prosili, naj premikajo okončino, medtem ko gledajo svoja dejanja v ogledalu. Druga skupina je uporabila pokrita ogledala, tretja skupina pa je uporabila vizualizacijo, da si je predstavljala manjkajoče okončine.
V prvi skupini so vsi bolniki povedali, da čutijo manj fantomske bolečine. V nekaterih primerih je bilo zmanjšanje občutljivosti tako pomembno, da so lahko bolniki opustili zdravila proti bolečinam. Ena oseba v drugi skupini je poročala o manjši bolečini, vendar je več kot polovica udeležencev občutila povečanje. Dve tretjini tretje skupine se je poslabšalo. Ko so veterani v obeh kontrolnih skupinah prešli na zrcalno terapijo, je 90 odstotkov poročalo o manjši bolečini.
Ti rezultati so prišli po štirih tednih uporabe zrcalne terapije 15 minut na dan, pet dni v tednu. Dr. Jack Tsao, nevrolog ameriške mornarice, je izvedel študijo, potem ko se je spomnil na raziskovalno nalogo, ki jo je prebral med študijem na podiplomski šoli, ki jo je napisal dr. VS Ramachandran, ameriški znanstvenik, specializiran za nevrologijo. Ramachandran je trdil, da ogledalo zavede možgane, da se odzovejo na dva okončina, kar je okrepljeno z zrcalnimi slikami gibanja.
Fantomska bolečina v udih predstavlja funkcijo možganov, ki signalizira živčne končiče, ki ostanejo v bližini amputiranega dela telesa. Nevroni se lahko sprožijo, da sprožijo gibanje, potem ko je bil ud kirurško odstranjen. Možgani doživljajo tudi občutke, da ud ostane, kar imenujemo propriocepcija. Ko se ti signali presežejo, lahko povzroči fantomsko bolečino. Nekateri amputiranci opisujejo nelagodje kot blago mravljinčenje, drugi pa poročajo o občutkih pekoče ali šokantne bolečine.
Zrcalna terapija lahko pomaga tudi žrtvam možganske kapi, ki trpijo za hemiplegijo, opredeljeno kot paraliza rok, nog in trupa na eni strani telesa. Študija 14 bolnikov je uporabila zrcalne škatle, opremljene z majhnim korakom, za vadbo upogibanja gležnjev. Večina teh bolnikov je lahko hitreje stopila, ko je opazovala gibanje v ogledalu. Zdravniki verjamejo, da je lahko kognitivna terapija z ogledali enako pomembna kot fizikalna terapija pri okrevanju po možganski kapi.