神经系统对超短波电场极其敏感，尤其对大脑细胞、植物神经和内脏末梢神经的反应更为显著。当超短波以中小剂量作用于头部时，除了能产生温热感，还常常引发中枢神经系统的抑制现象，如嗜睡。在长期接触大功率电场时，人体会出现嗜睡、困倦和易兴奋等症状，这些反应在停止接触后会迅速消失，且在临床实践中，由于剂量较小，通常不会产生明显的不良反应。
超短波作用于延脑时，可以观察到直肠和口腔温度的升高。研究发现，大脑组织和脊髓深部的温度高于表面。在对家兔进行小剂量超短波治疗后，E.E.G波的幅度增加，频率降低，这表明超短波可以直接作用于脑组织。
有研究显示，微热量的超短波对健康人的植物神经影响不明显，但对于那些植物神经功能紊乱的患者，它能起到调整功能，使其趋于正常的作用。通常情况下，超短波可以抑制交感神经，同时兴奋迷走神经。例如，对高血压患者使用小剂量超短波作用于交感神经节，能够降低血压并减慢心率。
在治疗下肢神经血管疾病时，通过适当剂量的超短波作用于腰骶神经节和病灶区域，可以减轻交感神经的紧张度，缓解血管痉挛，促进侧枝循环的建立，从而改善组织营养和功能，展现出明显的镇痛效果。此外，小剂量的超短波可以促进不完全断离神经纤维的再生，而大剂量则可能抑制这种再生过程。
超短波疗法，是一种应用波长为10－1米的超高频交流电作用人体，以达治疗目的方法，称为超短波疗法。由于治疗时采用电容式电极，而电容场中主要是超高频电场的作用，故又名超高频电场疗法。