L'EMDR repose sur le modèle du "processus de traitement adaptatif de l’information" PTAI.
Cette thérapie part du principe que chaque symptôme (trouble du sommeil, de l’alimentation, douleurs chroniques inexpliquées, fatigue …) sont générés par des événements perturbants, ou vécus comme traumatisant par le passé. Ces événements qui n'auraient pas été "digérés" ou qui n'auraient pas été traités correctement ont encore un impact sur le comportement dans le présent. Le vécu émotionnel associé au souvenir est ressenti avec la même intensité que dans le passé. Ce que l’EMDR peut faire, c’est permettre efficacement à une personne de se souvenir du passé dans le présent au lieu de revivre le passé dans le présent. 

Les mouvements oculaires permettent de « retraiter » ces souvenirs non digérés à l’origine de ces divers symptômes, en diminuant la charge émotionnelle associée au souvenir. Cette stimulation permettrait de restructurer l’information traumatique dans le cortex et non plus dans le cerveau limbique, lié aux émotions. En effet, c’est parce que le souvenir n’a pas pu être traité par le cortex et qu’il a surinvesti le cerveau émotionnel que les symptômes apparaissent et persistent.

Notre cerveau va alors dissocier le souvenir traumatisant de l‘émotion. Il va reclasser et archiver l’évènement traumatique (informations, images, sons) en mémoire. Cet archivage permet de prendre de la distance et de se dissocier du souvenir. Cette mise à distance fait tomber l’impact émotionnel et ne fait plus souffrir.