Istraživači su primetili razlike u moždanom radu i strukturi ljudi koji imaju kliničku depresiju u poređenju sa onima koji nemaju. Na primer, mali deo mozga koji je od vitalnog značaja za memorisanje uspomena, izgleda da je manji kod nekih ljudi koji imaju istoriju depresije nego kod onih koji nikada nisu bili depresivni. Kada je taj deo mozga, hipokampus, manji, on ima manje receptora za serotonin. Serotonin je jedna od mnogih moždanih hemikalija poznatih kao neurotransmiteri koji omogućavaju komunikaciju moždanih regiona uključenih u obradu emocija.

Naučnici ne znaju zašto je hipokampus možda manji kod nekih ljudi sa depresijom. Neki istraživači su otkrili da se hormon stresa kortizol proizvodi na povišenom nivou kod depresivnih ljudi. Oni tvrde da kortizol ima toksičan ili „skupljajući“ efekat na razvoj hipokampusa. Neki stručnjaci misle da su depresivni ljudi jednostavno rođeni sa manjim hipokampusom i da su skloni depresiji. Postoje mnogi drugi regioni mozga i putevi između određenih regiona, za koje se smatra da su povezani sa depresijom, i verovatno nijedna pojedinačna struktura ili put mozga u potpunosti ne objašnjavaju kliničku depresiju.

Sigurno je dakle da je depresija složena bolest sa mnogo faktora. Najnovija ispitivanja i studije moždane strukture i funkcije sugerišu da antidepresivi mogu da vrše „neurotrofične efekte“, što znači da mogu da pomognu u održavanju nervnih ćelija, spreče ih da umru i omoguće im stvaranje jačih veza koje izdržavaju biološke stresove. Kako naučnici bolje razumeju uzroke depresije, zdravstveni radnici će moći da postavljaju dijagnoze što će dovesti da što uspešnijeg lečenja.