认知神经科学的兴起，在很大程度上促进了自我认知积极偏向的研究，使得自我认知积极偏向有了新的研究视角。探讨自我认知积极偏向神经基础的方法和手段主要有事件相关电位（event-related potential，ERP）、功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）和病变损毁法（Lesion）等（Beer，Lombardo，& Bhanji，2010）。
采用事件相关电位技术对自我认知积极偏向进行研究，其研究的问题主要集中于从生理的角度考察自我认知积极偏向是否存在，同时从认知神经的角度揭示自我与情绪加工之间的关系问题，个别研究对自我认知积极偏向的相关脑区进行了探讨。Watson，Dritschel，Obonsawin和Jentzsch（2007）在被试对情绪性字词进行自我相关判断（像我、不像我）时记录其脑电，发现N400的波幅存在信息相关与情绪效价之间的交互作用，证明了两者不是独立加工的，再次肯定了自我正面偏见（自我认知积极偏向）的存在。钟毅平、陈芸、周路平和周海波（2010）以情绪性汉语双字词为材料，以成人为被试，探讨了信息相关与情绪效价加工之间的关系。结果显示两者存在显著的交互作用，相对于积极非我和消极自我字词，积极自我和消极非我字词的反应更快，在波幅上，N400的波幅也存在两者的交互作用，对自我正面偏见以外的词表现出更大的波幅，证明了自我认知积极偏向的存在。关于自尊的ERP研究我们也可以借鉴。有研究者以Go/No-Go联结测验任务对内隐自尊进行了事件相关电位研究，结果表明，在P3脑电成分上，被试对与自我有关的积极词和消极词的反应存在差异，说明自我与积极概念之间具有自动化联结（许静，梁宁建，王岩，王新法，2005）。为了考察情绪效价在个体对时间自我加工中的作用时，采用自我参照范式，让被试对过去的自我、现在的自我和将来的自我进行评价。结果表明，个体评价过去和现在的自我时，消极词诱发了更大的LPC（650～800 ms）；而评价将来自我时，两种情绪词诱发的LPC波幅差异不显著（Luo，Huang，Chen，Jackson，Wei，2010）。
随着研究的深入，有研究发现个体自我相关信息的加工能够激活前额叶皮质，尤其是内侧前额叶（Gusnard，Akbudak，Shulman，& Raichle，2001；Johnson et al.，2002；Johnson，Baxter，Wilder，Pipe，Heiserman，Prigatano，2002；Zysset，Huber，Samson，Ferstl，& Von Cramon，2003）。有研究者将外显自我相关信息加工过程与内隐自我相关信息加工过程相比，发现它们激活了相同的脑区，包括内侧前额叶（medial prefrontal cortex），后扣带回（posterior cingulate）、腹内侧前额皮质（ventromedial prefrontal cortex）等（Rameson，Satpute，Lieberman，2010）。关于自我提升的经颅磁刺激研究为自我认知积极偏向的神经基础提供了依据。柯伟恩（Virginia Kwan）等（2007）的研究发现，刺激被试内侧前额叶时，被试自我提升的程度降低了，而刺激其他皮层则没有这种变化，说明自我提升可能与内侧前额叶有关。巴利奥斯（Barrios）等（2008）和赵翠苓（2009）的研究进一步支持了柯伟恩等人的结论。
也有一些研究表明，腹侧前扣带回皮层（ventral anterior cingulate cortex）在个体运用积极特质词进行自我评价时被激活。眶额叶皮层（orbitofrontal cortex）的激活会导致过度自信行为的减少，同时它也与非自利归因有所关联（Beer，Hughes，2010；Beer，Hughes，2010；Sharot，Riccardi，Raio，Phelps，2007）。另外，对脑区遭受病变损毁患者的研究证实，眶额叶的损伤会使患者产生不切实际的积极自我意象，而背外侧前额叶（dorsolateral prefrontal）受到伤害的患者容易对自己的健康状况产生过于积极的掌控感（Beer，John，Scabini，Knight，2006）。