Причины явления точно не установлены, считается, что оно может быть вызвано взаимодействием процессов в областях мозга, отвечающих за память и восприятие. Существует гипотеза, что при возникновении дополнительных нейронных связей воспринимаемая информация может поступать в область памяти раньше, чем в аппарат первичного анализа. Поэтому мозг, сравнивая ситуацию с её копией, уже поступившей в память, приходит к выводу, что это уже было.

В настоящее время разумным можно считать предположение, что эффект дежавю может быть вызван предварительной подсознательной обработкой информации, например, во сне. В тех случаях, когда человек встречает в реальности ситуацию, предварительно уже «обдуманную и проигранную подсознанием» во сне, и удачно смоделированную мозгом, достаточно близкую к реальному событию, и возникает дежавю. Такое объяснение хорошо подтверждается высокой частотой появления дежавю у совершенно здоровых людей. В то же время, психиатры классифицируют дежавю как психическое расстройство, если оно проявляется чрезмерно часто