Nachtrag:

Viele Wissenschaftler sehen in der Ergründung des Déjà-vu große Chancen. So könnte die Erforschung von Déjà-vus nicht nur erklären helfen, wie Gedächtnistäuschungen entstehen, sondern auch, wie es dem Gehirn überhaupt gelingt, ein kontinuierliches Abbild der Realität herzustellen. Entsprechend dieser Erwartungen liegen reichlich Studien und Erklärungsversuche vor, die sich zum Teil gegenseitig widersprechen:

Einer Hypothese zufolge treten Déjà-vus in Situationen auf, die an ein verdrängtes tatsächlich erlebtes Ereignis erinnern, das so kurz wahrgenommen wurde, dass es nicht bewusst registriert werden konnte.
Nach einer anderen Hypothese sind verdrängte Phantasien die Quelle von Déjà-vus.
Möglicherweise handelt es sich um spezielle Situationen, in denen Kurz- und Langzeitgedächtnis für einen Moment nicht aufeinander abgestimmt sind. Danach beruht das Erlebnis auf teilweiser Übereinstimmung aktueller und früher erlebter Situationsmerkmale, die nach dem Pars-pro-toto-Prinzip ergänzt werden: Eine vertraut wirkende Situation enthält z.B. einen bestimmten, bekannten Geruch. Dieses einzelne Element sorgt dann für ein Wiedererkennen, das auf die gesamte Situation übertragen wird.
Frühe Experimente belegten, dass Déjà-vu-Erlebnisse mit neurochemischen Vorgängen in den Temporallappen des Gehirns zusammenhängen. Durch Elektrostimulation der äußeren Temporallappen ließ sich die Wahrscheinlichkeit eines Déjà-vu-Erlebnisses auf das Vierfache erhöhen.
Traumatische Schädigungen des Temporallappens können Häufungen von Déjà-vu-Erlebnissen nach sich ziehen.
Eine Überreizung der äußeren Schläfenlappen kann auch bei Epilepsiepatienten auftreten. Viele Betroffene beschreiben Zustände, die einen epileptischen Anfall ankündigen. Diese werden als eine Aura bezeichnet und gehen häufig mit Déjà-vu-Erlebnissen einher.
Untersuchungen ergaben, dass Déjà-vus oft nach Phasen großer Belastung auftreten, wenn der Stress abebbt und der Mensch sich wieder entspannt.
Weitere Studien zeigten einen Zusammenhang zwischen der Imaginationsfähigkeit eines Menschen und der Häufigkeit von Déjà-Vus.