นักดาราศาสตร์ คาร์ล เซแกน ตั้งสมมุติฐานว่า โดยกรรมพันธุ์ มนุษย์มีความสามารถในการระบุใบหน้ามนุษย์ตั้งแต่กำเนิดเพราะเป็นทักษะที่ต้องมีเพื่อการรอดชีวิตความสามารถนี้ทำให้มนุษย์สามารถระบุใบหน้าแม้จะมีรายละเอียดเพียงเล็กน้อยจากที่ไกล ๆ หรือที่เห็นได้ไม่ชัด แต่ก็ทำให้เกิดการตีความหมายรูปภาพที่จริง ๆ ไม่เหมือนอะไร หรือแสงและเงาที่ปรากฏในบางรูปแบบว่าเป็นใบหน้า[18] ข้อได้เปรียบทางวิวัฒนาการในการแยกแยะใบหน้าของมิตรหรือศัตรูอย่างรวดเร็ว (ไม่ถึงวินาที) อย่างแม่นยำมีมากมายเช่น มนุษย์ก่อนประวัติศาสตร์ (หรือแม้แต่มนุษย์ปัจจุบัน) ผู้ระบุศัตรูว่าเป็นมิตรอย่างไม่ได้ตั้งใจอาจประสบผลที่ทำให้ถึงตายเพราะความผิดพลาดนั้นนี้เป็นความกดดันทางวิวัฒนาการเพียงประเด็นหนึ่งในหลายประเด็น ที่มีผลเป็นการพัฒนาความสามารถในการรู้จำใบหน้าของมนุษย์ปัจจุบัน[19]

ผลงานวิจัยในปี ค.ศ. 2009 ที่ใช้ magnetoencephalography เช็คค่าการทำงานของสมอง พบว่า วัตถุที่ได้รับการระบุว่าเป็นใบหน้าโดยบังเอิญก่อให้เกิดการทำงานอย่างรวดเร็ว (ภายใน 165 มิลลิวินาที) ใน ventral fusiform cortex (รอยนูนรูปกระสวยด้านล่าง) ซึ่งเป็นเวลาและตำแหน่งการทำงานในสมองที่เหมือนกับเมื่อเกิดการเห็นใบหน้าจริง ๆ เปรียบเทียบกับวัตถุสามัญอื่น ๆ ที่ไม่ทำให้เกิดการทำงานอย่างนี้สำหรับรูปใบหน้าจริง ๆ การทำงานจะเกิดขึ้นได้เร็วกว่านั้นเพียงเล็กน้อยคือที่ 130 มิลลิวินาทีนักวิจัยได้เสนอว่า การรับรู้ใบหน้าที่เกิดในวัตถุที่คล้ายใบหน้าเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วไม่ใช่เป็นปรากฏการณ์ตีความหมายโดยระบบทางประชานที่เกิดขึ้นช้ากว่า[20]

ในงานวิจัยปี ค.ศ. 2011 ที่ใช้ fMRI แสดงว่า การให้ดูรูปร่างใหม่ ๆ ที่คล้ายใบหน้าบ่อย ๆที่มีผลเป็นการตีความหมายว่าสำคัญ นำไปสู่การตอบสนองที่ลดลงเมื่อแสดงใบหน้าจริง ๆ นี่เป็นผลที่แสดงว่า การตีความหมายสิ่งเร้าที่คลุมเครือต้องอาศัยกระบวนการที่คล้าย ๆ กันกับที่เกิดขึ้นเมื่อประสบกับวัตถุแท้ (คือกระบวนการที่รับรู้วัตถุที่ไม่ใช่ใบหน้าว่าเป็นใบหน้าจะมีความคล้ายคลึงกับกระบวนการที่รับรู้ใบหน้าจริง ๆ)[21]

งานวิจัยเหล่านี้ช่วยอธิบายว่า ทำไมมนุษย์จึงระบุรูปที่มีวงกลมไม่กี่วงและเส้น ๆ หนึ่งว่า เป็นใบหน้า อย่างรวดเร็วโดยไม่มีการลังเลคือจะมีกระบวนการทางประชาน (cognitive processes) ที่เกิดการทำงานเมื่อเห็นวัตถุที่คล้ายใบหน้าซึ่งบอกผู้เห็นว่าคือใครและคนนั้นมีอารมณ์เป็นอย่างไรเป็นกระบวนการที่เป็นไปก่อนที่ระบบการรับรู้เหนือจิตใจจะเกิดการทำงาน หรือก่อนแม้จะได้รับข้อมูลเสียอีกเช่น รูปใบหน้าเชิงเส้น แม้ว่าจะมีความง่ายดาย แต่ก็สามารถสื่อข้อมูลเกี่ยวกับอารมณ์ในใบหน้า ซึ่งในกรณีนี้ เป็นความผิดหวังหรือความไม่แฮ็ปปี้แบบเล็กน้อยนอกจากนั้นแล้ว ยังสามารถวาดรูปหน้าเชิงเส้นอย่างง่าย ๆ ที่จะสื่อความดุหรือความเป็นศัตรูได้ความสามารถที่ละเอียดอ่อนที่มีกำลังเช่นนี้เป็นผลของการคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นระยะเวลายาวนาน ที่เลือกบุคคลที่มีความสามารถมากที่สุดในการระบุอารมณ์ของคนอื่นเช่นบุคคลที่เป็นภัย เพื่อที่จะให้โอกาสบุคคลนั้นในการหลบหนีไปหรือในการจู่โจมก่อนกล่าวโดยอีกนัยหนึ่ง การประมวลข้อมูลเช่นนี้ในระบบใต้คอร์เทกซ์ (subcortical ดังนั้น จึงเป็นการประมวลผลอย่างที่ไม่ต้องรู้ตัว) ก่อนที่จะส่งข้อมูลต่อไปยังเขตสมองที่เหลือเพื่อประมวลผลขั้นละเอียดยิ่ง ๆ ขึ้นไป ทำให้บุคคลรนั้นสามารถตัดสินใจได้เร็วขึ้นในกรณีที่ความปราดเปรียวว่องไวมีความสำคัญอย่างยิ่ง[19] ความสามารถนี้ แม้ว่าจะมีหน้าที่ที่เฉพาะเจาะจงต่องการประมวลผลและการรู้จำอารมณ์ของมนุษย์ก็ยังสามารถกำหนดอากัปกิริยาของสัตว์ต่าง ๆ ได้อีกด้วย[22]

เมื่อรวมกับปรากฏการณ์ Apophenia (คือการระบุรูปแบบในข้อมูลที่ไม่มีรูปแบบ) และ hierophany (การปรากฏประจักษ์ของสิ่งศักดิ์สิทธิ์)ปรากฏการณ์แพริโดเลียอาจจะช่วยสังคมมนุษย์ในยุคต้น ๆ จัดระเบียบให้กับธรรมชาติที่สับสนและทำให้เข้าใจเหตุการณ์ต่าง ๆ ในโลกได้[23][24]