В клинических исследованиях при изучении анамнеза детей с ЗПР была установлена замедленность темпа развития центральной нервной системы, вызванная различными факторами: соматической ослабленностью вследствие инфекций, интоксикаций, нарушений или дефицита питания; травмой головного мозга, перенесенной внутриутробно, при родах или в раннем детстве; генетическими факторами. Любой из этих факторов, замедляя индивидуальное развитие, может быть причиной возникновения клинических, психологических и нейрофизиологических изменений, обусловливающих незрелость эмоционально-волевой сферы, недостаточную выраженность познавательных интересов, а также функциональную недостаточность ряда высших психических функций.

Электроэнцефалографические данные свидетельствуют о нарушениях ЭЭГ у 30–70 % детей с ЗПР, что выражается в наличии негрубых и неспецифических патологических изменений электрической активности коры головного мозга и/или стволовых структур. Разработанная М. Н. Фишман система структурирования данных визуального анализа ЭЭГ дала возможность ответить на вопрос о специфике функциональной организации мозга у детей с ЗПР. Автором показано, что выраженные изменения познавательной активности, эмоционально-волевой сферы и поведения у детей с ЗПР могут быть обусловлены как изменениями функционального состояния регуляторных структур ствола мозга (в первую очередь таламо-корковых и лобно-таламических связей), так и незрелостью коры головного мозга.

Вследствие недостаточной зрелости лобных отделов коры у детей с ЗПР наблюдаются ослабление контроля и программирования деятельности, направленного внимания, преобладание генерализованной активации. Это проявляется в постоянной отвлекаемости, неумении сосредоточить внимание на одном конкретном действии или предмете, трудностях планирования действий, недостаточном контроле собственной деятельности.

Незрелость мозговой организации у детей с ЗПР проявляется также в задержке развития тормозных механизмов коры головного мозга, посредством которых осуществляются регуляция и контроль деятельности глубинных отделов. Формирование у ребенка волевого, мотивированного управления своим поведением, осуществляемое методами психолого-педагогической коррекции, в значительной мере способствует созреванию регулирующих тормозных механизмов коры головного мозга.

Комплексное клинико-физиологическое и психолого-педагогическое изучение детей с ЗПР выявило существенные нарушения познавательной деятельности и незрелость эмоционально-волевой сферы, пониженную умственную работоспособность, недостаточное развитие отдельных психических функций, стойкие трудности в усвоении учебных знаний, умений и навыков (Т. В. Егорова, Г. И. Жаренкова, Е. Л. Инденбаум, И. А. Коробейников, К. С. Лебединская, В. И. Лубовский, И. Ф. Марковская, Н. А. Никашина, М. С. Певзнер, Р. Д. Тригер, У. В. Ульенкова, Н. А. Цыпина, С. Г. Шевченко и др.). Характерные инфантильные черты психики детей с ЗПР проявляются в эмоциональной поверхностности и непосредственности, неспособности к волевому усилию, недоразвитии мотивации, критичности, аффективной возбудимости, двигательной расторможенности или вялости, апатичности и т. д.

Систематические исследования детей с ЗПР были сосредоточены, в основном, на изучении познавательной деятельности. Изучались особенности восприятия, внимания, мышления, речи, памяти, обучаемости (Т. В. Егорова, Е. А. Екжанова, Г. И. Жаренкова, Г. М. Капустина, В. И. Лубовский, Л. И. Переслени, В. Л. Подобед, Р. Д. Тригер, Н. А. Цыпина, С. Г. Шевченко и др.). В меньшей степени изучались личностные особенности таких детей (Н. Л. Белопольская, С. А. Домишкевич, Е. Л. Инденбаум, И. А. Коробейников, Л. В. Кузнецова, И. Ю. Кулагина, Т. Н. Павлий, Т. Д. Пускаева, Е. С. Слепович, У. В. Ульенкова и др.). Результаты исследований показали, что дети с ЗПР имеют характерные психологические особенности и отличаются как от нормально развивающихся детей, так и от детей с интеллектуальными нарушениями, причем эти отличия касаются практически всех психических проявлений.