1993 年，哥伦比亚大学的罗斯彻与加州大学的肖( Gordon Shaw) 大胆地提出了一个假设：音乐和空间推理能力这两者之间存在某种联系。他们采用了肖于1985 年提出的一种大脑研究结构模式来解决这个问题。肖提出的这种大脑结构研究模式是基于数学和电子计算机控制的理论模式，来试图解决神经网络如何在大脑的某一区域向另一区域传递信息这个问题，所采用的也主要是视觉刺激材料来描述某些神经触发模型(neural firing patterns) 。罗斯彻和肖试图使他们的大脑研究模式扩展到另一个具体的行为研究领域，希望看到音乐对空间推理有着怎样的效应。为此他们进行了一项实验：将36名非音乐专业大学生分为三组，设定自变量为：莫扎特《D大调双钢琴奏鸣曲》、通俗音乐、无任何音乐刺激，实验方法是单纯的欣赏，经过了10分钟后采用斯坦福-比纳智力量表进行测验，发现听了莫扎特音乐的学生的测验成绩比其他组高出8-9个百分点，但这种效果持续了10-15 分钟之后就会消失。罗斯彻还认为如果经常给孩子听莫扎特的音乐(或者类似莫扎特的音乐)会永久性地提高这种能力并影响终生。美国大众媒体对此实验进行了广泛的渲染和宣传，引起了人们的极大兴趣，各大唱片商店里有关莫扎特音乐的CD很快被销售一空，最终法国医生托马提斯(Luis Tomatis) 首次提出了“
莫扎特效应”(Mozart Effect) 这个术语。需要注意的是，“莫扎特效应” 的音乐不是单指莫扎特本人的音乐，而是泛指的音乐，这些音乐大多与莫扎特的音乐具有相同或相似的曲式结构。罗斯彻和肖的发现引起研究者的巨大关注，很快成为音乐心理学上的一个热点问题。有的研究者对“莫扎特效应” 产生质疑，认为莫扎特的音乐旋律流畅，令人欣快，能最大化地激发人们的快乐情绪，从而有利于复杂问题的解决。实际上，认知决定情绪，情绪也反作用于认知，一定程度上两者也具有相同的生理加工基础。所以对“莫扎特效应”需要从认知与情绪两个方面进行解释。
在“莫扎特效应” 研究之前，许多人对音乐有助于其它学科学习的原因给予了各种解释，并且有一些研究论述了音乐与
智力及其他学科能力之间的关系，但都是一些相关性研究(correlational study)，只能寻求两个或更多变量之间的关系，但不能证实因果关系，而罗斯彻和肖的实验是以神经科学为理论基础。神经科学相关研究认为，儿童的早期经验决定着大脑细胞(
神经元) 之间的联结方式和凋亡方式，由于神经联结是各种智力形成的基础，儿童的大脑若要将其潜能发展到极限，就要为其提供丰富的早期经验。所以罗斯彻认为人脑中存在着某种神经触发模型服务于大脑不同区域之间信息的相互传递，但是音乐本身的结构丰富性能激活大脑模型，从而有利于复杂推理问题的解决。神经学家吉森认为，所谓的“ 新手” 和“专家” 相比，在处理一项较高难度的题目时，前者需要消耗更多的能量。这样，假设音乐教学能改善空间推理能力，那么根据相关脑科学的理论我们可以认为，接受过音乐教育的学生比没有接受过音乐教育的学生会消耗更少的能量。神经学家认为论证“莫扎特效应” ，或者说音乐与大脑机能的关系需要运用相应的技术给予进一步的检测，需要的技术包括使用
脑电图(EEG)、
磁共振成像(MR)、正电子发射断层扫描术(PET) 等。首先对“莫扎特效应” 做出反应的是弗洛拉(Thomas Flohr)、米勒(David Miller) 和佩斯林(Robert Peresllin)。他们设计的实验方法与罗斯彻和肖的基本相同，但被试都是四五岁的学前儿童，将被试分为音乐教学(实验组) 和非音乐教学(对比组) 两组。两组被试都在第七周和第十周进行视空间问题操作活动检测，同时利用EEG对脑活动予以观察监测，结果发现两组存在明显的差异，实验组在处理空间信息操作时脑电活动较低。按照吉森的结论，认知效率高的被试其脑消耗能量较低，而这是由于音乐训练所形成的。音乐的各个成分经过各脑区的加工后，也必然要与其它脑区发生一定的联系。一段音乐刺激经过
听觉中枢的加工传递到达大脑后，激发了相关的脑区功能，再经过脑区之间
神经突触的相互连接及两半球之间
胼胝体的作用，就能够更好地加工和识别整个音乐成分及结构。在音乐激发的相关脑区中，有的又同时负责其它的认知加工，如左侧
枕叶在符号解码方面起作用，前
额叶执行着对音乐信息加工、整合、协调及控制等能力。所以，各脑区彼此之间通过神经突触相互连接和作用，从而有利于整体行为水平的提高。
在另一项EEG实验中发现被试听音乐时脑波频率较低，波幅升高，产生了明显的脑电反应。沃克发现听愉悦欢快的音乐时大脑两半球信息交流增加，特别是额叶部位活动增强，尤其体现为
α波的增强，而在旋律不和谐的音乐中没有出现这种情况。这说明了欢快的音乐加强了两半球之间的信息交流，而不和谐的音乐有悖于人体生理规律，不利于两半球信息之间的交流。皮斯特利用EEG观察发现，专门负责音乐旋律加工的脑区(颞上回、额下回) 在音乐的刺激作用下以每秒上万次的速度彼此连接，同时也快速地产生共振互动机能，并释放α波。欢快音乐不但增强了大脑两半球之间的信息交流，通过对大量欢快音乐的结构作进一步了解和分析发现，乐曲中的时间波段(节奏、旋律) 几乎可以与脑频率对称。神经系统的许多功能，如安静松弛状态下脑电波的频率就有30秒一次的循环，而欢快的音乐中每30 秒就会出现一个高峰，所以这种有规律重复的旋律在人脑中激起的反应最大。近年国外研究资料表明，脑电波的变化与人的心理活动密切相关。欢快音乐使人变得愉悦、精神放松并且思维高度活跃，促使α波明显增高，而噪声状态和不和谐音乐就没有这种变化。另外，此时的阿尔法波主要集中在大脑的前额区，其他研究也表明在听音乐时脑电的变化也主要集中在前额区。
音乐最终目的是使人获取某种情绪体验，而这种情绪体验又依赖于对音乐各个成分的认知，音高、旋律和节奏是决定音乐情绪的主要部分：节奏平稳、旋律和谐、音高变化规律的音乐激发正性情绪，反之会产生负性情绪。此外从大脑生理结构上看，有的部位参与音乐认知加工而不参与音乐情绪加工，但通过神经突触的连接将信息传递至边缘系统产生情绪反应。有的部位既参与音乐认知加工又参与音乐情绪加工，如前额皮层是整合音乐认知信息和情绪信息的重要区域，有着较强的协调与控制复杂行为的能力，能建立起更深层次的情感内涵。
基底神经节不但参与积极情绪信息加工；而且还具有对信息的选择与决策等认知与记忆功能，能对音乐中的积极内容进行登记加工并有助于回忆和再现令人愉快的事件来产生情绪体验和行为。莫扎特的作品大多纯净、新鲜、明亮、节奏稳定，符合人体内部特有的生理规律，这种特征能够激发欢快、愉悦等正性情绪，这种正性情绪反过来又能促进认知加工水平的提高，这就是“莫扎特效应” 的理论解释所在。
关于“莫扎特效应”的讨论，较早是出现在《自然》杂志1993年刊登的一篇文章，介绍聆听十分钟莫扎特的钢琴奏鸣曲k.448的一部分，能够提高人们在智商测试中的成绩，特别是空间推理能力。很多人把这个论断简化为：听音乐能让人更聪明。但目前国际主流观点认为这篇文章实验设计并不严谨。更多的实验证明不存在这个效应，莫扎特效应是谬误的。