Υπάρχουν έξι κύριες λειτουργίες του εγκεφάλου, που μπορούν να αναγνωριστούν ως νοητικές λειτουργίες:

1. σκέψη ή νόηση
2. αντίληψη ή αίσθηση
3. ρύθμιση συναισθημάτων
4. σηματοδότηση ή ανταπόκριση και αντίδραση στο περιβάλλον
5. οργανική ή σωματική ρύθμιση
6. συμπεριφορά ή κοινωνική ρύθμιση

Όταν ο εγκέφαλος δεν λειτουργεί επαρκώς, μία ή περισσότερες από αυτές τις λειτουργίες θα υποστούν βλάβη και αυτό θα φανεί μέσω συγκεκριμένων σημείων και συμπτωμάτων. Στην κατάθλιψη επηρεάζεται κυρίως η ρύθμιση των συναισθημάτων, παρουσιάζονται όμως δυσκολίες και σε όλες τις άλλες λειτουργίες με επακόλουθη εμφάνιση συμπτωμάτων.

Όλα τα συναισθήματα, οι αλλαγές στη διάθεση, οι σκέψεις, οι αντιλήψεις και οι συμπεριφορές συνδέονται με τη δραστηριότητα των νευρικών κυττάρων στον εγκέφαλό μας. Ο εγκέφαλος αποτελείται από περισσότερα από 1 δισεκατομμύριο νευρικά κύτταρα (νευρώνες) οργανωμένα σε πολύπλοκα νευρωνικά δίκτυα. Οι πληροφορίες μεταδίδονται σαν να είναι ηλεκτρική ενέργεια από τον ένα  νευρώνα στον επόμενο (συνάψεις). Οι νευρώνες δεν βρίσκονται ακριβώς ο ένας δίπλα στον άλλο. Υπάρχει ένα κενό μεταξύ αυτών των δύο νευρώνων (συναπτική σχισμή), το οποίο γεφυρώνεται από χημικές ενώσεις μεταβίβασης πληροφοριών, τους «νευροδιαβιβαστές».

Εάν ένα ηλεκτρικό σήμα φτάσει στο τέλος ενός νευρικού κυττάρου, θα προκαλέσει την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών στη συναπτική σχισμή. Οι νευροδιαβιβαστές, οι οποίοι θα συλλεχθούν από τον γειτονικό νευρώνα, προκαλούν τον ακόλουθο νευρώνα να περάσει ηλεκτρικά αυτές τις πληροφορίες. Επίσης, δημιουργούνται τακτικά νέες συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων και οι υπάρχουσες συνδέσεις διατηρούνται με τη βοήθεια ορμονών που παράγονται στον εγκέφαλο (εγκεφαλικός νευροτροφικός παράγοντας - BDNF).

Ένας υγιής εγκέφαλος έχει επαρκή επίπεδα BDNF και δημιουργεί συνεχώς νέες συνδέσεις νευρώνων. Είναι σαν να χτίζονται και να επισκευάζονται συνεχώς διαδρομές πληροφοριών. Σε αυτά τα μονοπάτια τα ηλεκτρικά σήματα θα οδηγήσουν σε διαφορετικά συναισθήματα, σκέψεις και συμπεριφορές.

Όταν ο εγκέφαλος λειτουργεί κάτω από ένα ορισμένο επίπεδο επάρκειας και τα σημεία και τα συμπτώματα οδηγούν σε σημαντική λειτουργική βλάβη στον συνηθισμένο τρόπο ζωής ενός ατόμου με τον εαυτό του, με άλλους, με την οικογένεια, με φίλους, στο σχολείο ή στην εργασία, μία διάγνωση ψυχικών διαταραχών μπορεί να είναι πιθανή.

Οι ψυχικές διαταραχές όπως η κατάθλιψη περιγράφονται μέσω διεθνών ταξινομήσεων ασθενειών όπως το Βορειοαμερικανικό Διαγνωστικό και Στατιστικό Εγχειρίδιο Ψυχικών Διαταραχών (DSM) ή η Διεθνής Ταξινόμηση Νόσων και Συναφών Προβλημάτων Υγείας (ICD). Με βάση αυτές τις ταξινομήσεις, οι γιατροί και άλλοι επαγγελματίες υγείας μοιράζονται μια ευρεία συμφωνία στον ορισμό και την αξιολόγηση της κατάθλιψης και άλλων ψυχικών διαταραχών.

Όπως και με άλλες ψυχικές διαταραχές, η κατάθλιψη οφείλεται σε πολύπλοκες γενετικές και περιβαλλοντικές αλληλεπιδράσεις. Δεν μπορεί κανείς να πει ότι οι ψυχικές διαταραχές προκαλούνται μόνο από γονίδια ή μόνο από ανατροφή ή κουλτούρα, αλλά συνήθως είναι ένας συνδυασμός αυτών των παραγόντων.