תכונות אנטי דלקתיות והגנה על העצבים דלקת כרונית היא תורמת מוכרת למחלות נוירודגנרטיביות כמו אלצהיימר ופרקינסון. תזונה טבעונית וצמחונית מכילה שפע של נוגדי חמצון ותרכובות אנטי דלקתיות המצויים בפירות וירקות. חומרים מזינים אלה מסייעים במאבק בנזק חמצוני, שהוא גורם מפתח בנזק עצבי. לדוגמה, נמצא כי פוליפנולים הנמצאים בפירות יער ובתה ירוק מעכבים נזק חמצוני, ובכך הם עשויים להפחית את הסיכון למחלת אלצהיימר.
השפעה על מצב הרוח והרווחה הנפשית לתזונה יש גם תפקיד מכריע בבריאות הנפש. תזונה מבוססת צמחים מספקת חומרים מזינים חיוניים התומכים בסינתזה של נוירוטרנסמיטורים המווסתים מצב רוח כמו סרוטונין ודופמין. טריפטופן, שהינו חומצה אמינית הנמצאת למשל בגרעיני דלעת, משמשת לייצור סרוטונין. כמה מחקרים דיווחו על שיפור במצב הרוח והפחתת החרדה בקרב אנשים המאמצים עשירה בצמחים, ככל הנראה עקב ירידה בדלקת ועלייה בייצור של נוירוטרנסמיטורים. עם זאת, חשוב לציין שדיאטות טבעוניות המתוכננות בצורה גרועה וחסרות רכיבים תזונתיים קריטיים כמו ויטמין B12 וחומצות שומן מסוג אומגה 3 עשויות להיות קשורות לסיכון מוגבר לדיכאון ולירידה קוגניטיבית.
בריאות הלב וכלי הדם, ושימור יכולות קוגניטיביות היתרונות הקרדיווסקולריים של תזונה צמחית – כמו שיפור בפרופיל השומנים, ירידת לחץ הדם, ותפקוד משופר של דופן כלי הדם – נוגעים גם הם לבריאות המוח. שיפורים אלה תומכים בזרימת דם מוחית טובה יותר, ומבטיחים אספקת חמצן וחומרים מזינים נאותים למוח, החיוניים לתפקוד קוגניטיבי תקין. מחקרים הצביעו על כך שהקפדה על תזונה עשירה בצמחים קשורה בסיכון מופחת לשבץ מוחי, ובכך תורמת למניעת פגיעה קוגניטיבית כתוצאה ממחלות כלי הדם.