Studi penelitian menunjukkan bahwa ada hubungan antara bermain video game tertentu dan peningkatan kemampuan pengambilan keputusan dan fleksibilitas kognitif. Ada perbedaan yang bisa diamati antara struktur otak individu yang sering bermain video game dan yang tidak. Permainan video sebenarnya meningkatkan volume otak di area yang bertanggung jawab untuk kontrol keterampilan motorik halus, pembentukan memori, dan untuk perencanaan strategis. Video game berpotensi memainkan peran terapeutik dalam pengobatan berbagai gangguan dan kondisi otak akibat cedera otak.
Sebuah studi dari Institut Max Planck untuk Pembangunan Manusia dan Charité University Medicine St. Hedwig-Krankenhaus telah mengungkapkan bahwa bermain game strategi real-time, seperti Super Mario 64, dapat meningkatkan materi abu-abu otak. Materi abu-abu adalah lapisan otak yang juga dikenal sebagai korteks serebral. Korteks serebral menutupi bagian terluar dari otak besar dan otak kecil. Peningkatan materi abu-abu ditemukan terjadi di sebelah kanan
hippocampus, korteks prafrontal kanan, dan otak kecil dari mereka yang memainkan game jenis strategi. Hippocampus bertanggung jawab untuk membentuk, mengatur, dan menyimpan ingatan. Ini juga menghubungkan emosi dan indera, seperti bau dan suara, dengan ingatan. Korteks prefrontal terletak di otak lobus frontal dan terlibat dalam fungsi-fungsi termasuk pengambilan keputusan, pemecahan masalah, perencanaan, sukarela otot gerakan, dan kontrol impuls. Otak kecil berisi ratusan juta neuron untuk memproses data. Ini membantu untuk mengontrol koordinasi gerakan halus, tonus otot, keseimbangan, dan keseimbangan. Peningkatan materi abu-abu ini meningkatkan fungsi kognitif di wilayah otak tertentu.Studi juga menunjukkan bahwa bermain tertentu video game dapat meningkatkan perhatian visual. Tingkat perhatian visual seseorang bergantung pada kemampuan otak untuk memproses informasi visual yang relevan dan menekan informasi yang tidak relevan. Dalam studi, gamer video secara konsisten mengungguli rekan-rekan non-gamer mereka ketika melakukan tugas-tugas terkait perhatian visual. Penting untuk dicatat bahwa jenis video game yang diputar adalah faktor signifikan terkait peningkatan perhatian visual. Gim seperti Halo, yang membutuhkan respons cepat dan perhatian yang terpecah terhadap informasi visual, meningkatkan perhatian visual, sedangkan gim jenis lain tidak. Saat melatih gamer non-video dengan video game aksi, orang-orang ini menunjukkan peningkatan perhatian visual. Diyakini bahwa game aksi dapat memiliki aplikasi dalam pelatihan militer dan perawatan terapi untuk gangguan penglihatan tertentu.
Bermain video game bukan hanya untuk anak-anak dan remaja. Video game telah ditemukan untuk meningkatkan fungsi kognitif pada orang dewasa yang lebih tua. Peningkatan kognitif dalam memori dan perhatian ini tidak hanya bermanfaat, tetapi juga bertahan lama. Setelah pelatihan dengan video game 3-D yang dirancang khusus untuk meningkatkan kinerja kognitif, 60-an Individu berusia 85 tahun dalam penelitian ini menunjukkan kinerja yang lebih baik daripada individu berusia 20 hingga 30 tahun yang bermain game pertama kali. Studi seperti ini menunjukkan bahwa bermain video game dapat membalikkan beberapa penurunan kognitif yang terkait dengan bertambahnya usia.
Sementara beberapa studi menyoroti manfaat positif dari bermain video game, yang lain menunjukkan beberapa aspek negatif potensial. Sebuah studi yang diterbitkan dalam edisi khusus jurnal Ulasan Psikologi Umum menunjukkan bahwa bermain video game kekerasan membuat beberapa remaja lebih agresif. Bergantung pada sifat-sifat kepribadian tertentu, bermain game kekerasan dapat menimbulkan agresi pada beberapa remaja. Remaja yang mudah kesal, tertekan, memiliki sedikit perhatian terhadap orang lain, melanggar peraturan dan bertindak tanpa berpikir lebih dipengaruhi oleh permainan kekerasan daripada mereka yang memiliki sifat kepribadian lainnya. Ekspresi kepribadian adalah fungsi dari lobus frontal otak. Menurut Christopher J. Ferguson, editor tamu masalah ini, video game "tidak berbahaya bagi sebagian besar anak-anak tetapi berbahaya bagi minoritas kecil dengan kepribadian yang sudah ada sebelumnya atau masalah kesehatan mental. "Remaja yang sangat neurotik, kurang menyenangkan, dan kurang teliti memiliki kecenderungan lebih besar untuk terpengaruh secara negatif oleh video kekerasan permainan.
Studi lain menunjukkan bahwa bagi sebagian besar gamer, agresi tidak terkait dengan konten video kekerasan tetapi dengan perasaan gagal dan frustrasi. Sebuah studi di Jurnal Kepribadian dan Psikologi Sosial menunjukkan bahwa kegagalan untuk menguasai permainan menyebabkan tampilan agresi pada pemain terlepas dari konten video. Para peneliti menunjukkan bahwa game seperti Tetris atau Candy Crush dapat menimbulkan agresi sebanyak game kekerasan seperti World of Warcraft atau Grand Theft Auto.