Αν και δεν είναι ξεκάθαρος ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί η EMDR, υπάρχουν συνεχείς έρευνες για το πιθανό μηχανισμό με τον οποίο η EMDR διευκολύνει την επανεπεξεργασία της ανθρώπινης εμπειρίας. Είναι σαφές στους ερευνητές ότι τα συμβάντα του παρόντος μπορούν να επανενεργοποιήσουν-πυροδοτήσουν αρνητικές σκέψεις, συναισθήματα και σωματικές αισθήσεις που προέρχονται από παλιότερες εμπειρίες και που δεν έχουν πάψει να αποτελούν λόγο αναστάτωσης και ταραχής για τον πελάτη. Φαίνεται ότι η EMDR μπορεί να αλλάξει το συσχετισμό αυτών των συμβάντων, μειώνοντας κατά πολύ την τρέχουσα ενόχληση και για τα παλιά και για τα τρέχοντα συμβάντα.

Έχουν προταθεί αρκετές υποθέσεις που εξηγούν τον τρόπο με τον οποίο η EMDR κινητοποιεί τη γρήγορη επεξεργασία γνωσιακού και συναισθηματικού υλικού και μεταξύ αυτών είναι

(α) η σύνδεση των στοιχείων της ανάμνησης,

(β) η συνειδητή προσοχή,

(γ) ο ελεύθερος συνειρμός,

(δ) η επαναλαμβανόμενη πρόσβαση και στην τραυματική εικόνα και η εγκατάλειψή της και

(ε) η κίνηση των ματιών και άλλων ερεθισμάτων.

Μια υπόθεση που προτείνεται συχνά για το μηχανισμό δράσης είναι ότι τα αμφίπλευρα ερεθίσματα προσοχής προκαλούν αντίδραση προσανατολισμού (MacCulloch & Feldman, 1996). Είναι πιθανό η αντίδραση προσανατολισμού να ενεργοποιεί νευροβιολογικούς μηχανισμούς που ενεργοποιούν την μνήμη επεισοδίων και την ένσωμάτωσή τους στην φλοιώδη σημασιολογική μνήμη (Stickgold, 2002). Πολλές μελέτες (πχ. Andrade et al, 1997, van den Hout et al, 2001) έχουν δείξει ότι η κίνηση των ματιών και άλλα ερεθίσματα επηρεάζουν την αντίληψη της ανάμνησης στην οποία εστιάζει ο πελάτης, μειώνοντας τη ζωντάνια των εικόνων και το συσχετιζόμενο συναίσθημα. Ωστόσο, αρκετές αναλυτικές μελέτες δεν αναφέρουν ότι η κίνηση των ματιών έχει ενεργό ρόλο στην EMDR. Επειδή οι περισσότερες από αυτές τις μελέτες βασίστηκαν σε δείγματα πολύ μικρά για να επιτρέψουν επαρκείς διακρίσεις μεταξύ των ομάδων, με πολύ σύντομες δοκιμαστικές περιόδους θεραπείας και μη κλινικά υποκείμενα, απαιτείται περισσότερη έρευνα για να αποσαφηνιστεί ο ρόλος της κίνησης των ματιών στην EMDR

Κατά την EMDR, ο κλινικός θεραπευτής εργάζεται με τον πελάτη για να εντοπίσουν το ειδικό πρόβλημα που θα αποτελέσει την εστίαση της θεραπείας. Με τη χρήση ενός δομημένου πρωτοκόλλου, ο θεραπευτής καθοδηγεί τον πελάτη μέσα από την περιγραφή του ενοχλητικού συμβάντος ή θέματος και τον βοηθά να επιλέξει σημαντικές πλευρές του που τον ταράζουν. Ενώ ο πελάτης απασχολείται με την κίνηση των ματιών, είναι ταυτόχρονα αντιμέτωπος με διάφορα τμήματα της αρχικής του ανάμνησης ή άλλων αναμνήσεων. Ο θεραπευτής διακόπτει την κίνηση των ματιών σε τακτικά διαστήματα ώστε να βεβαιώνεται ότι ο πελάτης κάνει επαρκή επεξεργασία μόνος του. Ο θεραπευτής διευκολύνει την επεξεργασία, με το να πέρνει κλινικές αποφάσεις σχετικά με την κατεύθυνση της παρέμβασης. Στόχος είναι η ταχεία επεξεργασία των πληροφοριών από τον πελάτη σχετικά με την αρνητική εμπειρία που θα φέρει αυτή την εμπειρία σε θέση "προσαρμοστικής επίλυσης". Σύμφωνα με τη Shapiro, αυτό σημαίνει μείωση των συμπτωμάτων, η μετακίνηση από μια αρνητική πεποίθηση του πελάτη σε μια νέα θετική πεποίθηση και την προοπτική βελτιστοποίησης της λειτουργικότητας του ατόμου. Η θεραπεία EMDR μπορεί να διαρκέσει από 1- 4 συνεδρίες για ένα τραύμα έως ένα έτος ή περισσότερο για πιο σύνθετα προβλήματα.