Ir tikai daži pētījumi par spoguļterapijas efektivitāti, taču sākotnējie secinājumi liecina, ka metode ir ļoti daudzsološa fantoma ekstremitāšu sāpēm un atveseļošanai pēc insulta. Neirologi nevar izskaidrot, kā darbojas spoguļterapija, bet uzskata, ka tā apmāna smadzenes, radot ilūziju par divām strādājošām ekstremitātēm. Spoguļterapija tiek uzskatīta par lētu un efektīvu veidu, kā samazināt amputēto personu sāpes.
2007. gadā veiktais pētījums par spoguļterapiju Valtera Rīda armijas medicīnas centrā Vašingtonā, DC, ietvēra 18 kara veterānus, kuri konfliktā zaudēja ekstremitātes. Garie spoguļi tika novietoti blakus atlikušajām ekstremitātēm vienā pētījuma dalībnieku grupā. Pacientiem tika lūgts kustināt ekstremitāti, vērojot viņu darbības spogulī. Otrā grupa pētīja, ka izmantoja aizsegtus spoguļus, bet trešā grupa izmantoja vizualizāciju, lai iedomāties, ka trūkst ekstremitāšu.
Pirmajā grupā visi pacienti teica, ka viņi juta mazāk fantoma sāpju. Dažos gadījumos sajūtas samazināšanās bija tik nozīmīga, ka pacienti varēja atteikties no pretsāpju līdzekļiem. Viena persona otrajā grupā ziņoja par mazāk sāpēm, bet vairāk nekā puse dalībnieku juta pieaugumu. Divas trešdaļas trešās grupas pasliktinājās. Kad veterāni abās kontroles grupās pārgāja uz spoguļterapiju, 90 procenti ziņoja par mazākām sāpēm.
Šie rezultāti tika iegūti pēc četru nedēļu ilgas spoguļterapijas lietošanas 15 minūtes dienā piecas dienas nedēļā. Dr. Džeks Cao, ASV flotes neirologs, veica pētījumu pēc tam, kad atsauca atmiņā pētniecisko darbu, ko viņš izlasīja, mācoties augstskolā, un kuru bija rakstījis Dr. V. S. Ramačandrans, ASV zinātnieks, kurš specializējas neiroloģijā. Ramačandrans apgalvoja, ka spogulis liek smadzenēm reaģēt uz divām ekstremitātēm, ko pastiprina kustības spoguļattēli.
Fantoma ekstremitāšu sāpes ir smadzeņu funkcija, kas signalizē par nervu galiem, kas paliek amputētas ķermeņa daļas tuvumā. Pēc ekstremitātes ķirurģiskas noņemšanas neironi var izšaut, izraisot kustību. Smadzenes arī piedzīvo sajūtas, ka ekstremitāte paliek, ko sauc par propriocepciju. Kad šie signāli tiek šķērsoti, tas var izraisīt fantoma sāpes. Daži amputēti raksturo diskomfortu kā vieglu tirpšanu, savukārt citi ziņo par dedzinošas vai šokējošas sāpes.
Spoguļterapija var palīdzēt arī insulta upuriem, kas cieš no hemiplēģijas, kas definēta kā roku, kāju un rumpja paralīze vienā ķermeņa pusē. Pētījumā, kurā piedalījās 14 pacienti, tika izmantotas spoguļkastes, kas aprīkotas ar nelielu pakāpienu, lai praktizētu potīšu saliekšanu. Vairums šo pacientu spēja ātrāk piecelties, vērojot kustības spogulī. Ārsti uzskata, ka kognitīvā terapija, izmantojot spoguļus, var būt tikpat svarīga kā fizikālā terapija insulta atveseļošanā.