Нейростимуляция осуществляется с помощью устройства, которое крепится на шее пациента, электроды размещаются непосредственно на кончике языка. Прибор генерирует электрические импульсы, стимулирует рецепторы на языке. Импульсы передаются в ЦНС в ствол головного мозга и далее по восходящим, нисходящим и горизонтальным путям распространяются во все отделы ЦНС.
За 20-минутную процедуру ТЛНС на поверхность языка доставляется порядка 27 миллионов электрических импульсов, которые улучшают работу различных отделов мозга. К концу сеанса все электроды, записывающие электроэнцефалограмму, синхронизируются со стимуляцией языка. Если в это время какая-либо зона мозга активна, то с помощью ТЛНС её работа становится более эффективной.