空气负离子通过促进单胺氧化酶（MAO）的氧化脱氨基作用降低脑及组织内的5-HT水平，引起内分泌及神经系统明显的生理变化，对自主神经高级中枢具有良好的调节作用，5]  从而能改善大脑皮层的功能，振奋精神，消除疲劳，提高工作效率，改善睡眠，增加食欲，并有兴奋副交感神经系统等作用，而正离子的作用与此相反。所以长时间逗留在烟尘弥漫、通风不良的地方，常感困乏，头昏，头痛、甚至恶心等，而在海滨，瀑布和喷泉附近，使人觉得头脑清醒，心情爽快。

在空气负离子作用下，脑电图有改变，适当剂量的负离子可使脑电波频率加快，振幅加大，而正离子之使之减慢。负离子可使感觉和运动时值缩短，而正离子则使之延长。