祈祷的效力
自1872年以来，人们一直在研究祈祷的效力，通常通过实验来确定祈祷或代祷是否对被祈祷者的健康产生可测量的影响。
第一人称研究表明，祈祷可以影响祈祷者本人——有时会改善生理指标（如心血管反应）和心理健康，尽管结果好坏参半，且往往受自我报告偏差的限制。关于代祷（为他人祈祷）的第三方研究得出了不一致的结果，规模最大、最严谨的试验通常发现没有显著效果。
虽然一些宗教团体认为祈祷的力量显而易见，但另一些团体则质疑是否可能测量其效果。犹太医学伦理学权威弗雷德·罗斯纳博士对祈祷能否进行实证分析表示怀疑。基本哲学问题也与祈祷效力问题相关——例如，统计推断和可证伪性是否足以“证明”或“否定”任何事物，以及该主题是否属于科学范畴。
据《华盛顿邮报》报道，“……祈祷是主流医学最常见的补充，远远超过针灸、草药、维生素和其他替代疗法。”与其他经过科学研究的领域相比，经过仔细监测的祈祷研究相对较少。该领域仍然很小，全球每年用于此类研究的资金约为500万美元。
代祷研究
第一人称研究
研究可以证实，那些祈祷的人会受到这种体验的影响，包括某些生理结果。一个关于冥想式祈祷的研究例子是2001年发表在《英国医学杂志》上的贝尔纳迪研究。该研究报告称，以特定频率念玫瑰经或念诵瑜伽咒语，心血管患者的压力反射敏感性显著提高。
2008年发表的一项研究使用艾森克基于神经质和精神质的人格维度模型，根据高中生自我报告的祈祷频率来评估他们的心理健康。在天主教和新教学校的学生中，较高的祈祷水平与较低的精神质得分所衡量的更好心理健康相关。然而，在天主教学校的学生中，较高的祈祷水平也与较高的神经质得分相关。
也有人提出，如果一个人知道自己正在被祈祷，这可以振奋精神、提高士气，从而有助于康复。（参见受试者预期效应。）研究表明，祈祷可以减轻心理压力，无论人们向哪个神祈祷，这一结果与多种可能导致这种效应的假设一致。根据CentraState医疗系统的一项研究，“祈祷的心理益处可能有助于减轻压力和焦虑，促进更积极的人生观，并增强生存意志。”其他练习如瑜伽、太极拳和冥想也可能对身心健康产生积极影响。
2001年，迈森海尔德和钱德勒的一项研究分析了通过邮件调查的1421名长老会牧师的数据，发现他们自我报告的祈祷频率与自我感知的健康和活力密切相关。这种研究方法存在固有的自选择、选择偏差和残余混杂问题，作者承认，感知到的祈祷与健康之间的关系方向“由于相关研究设计的局限性，仍然没有定论”。
第三方研究
至少从1872年弗朗西斯·高尔顿开始，各种对照研究就涉及了祈祷效力的主题，这引发了一系列持续数年的评论辩论。经过仔细监测的祈祷研究相对较少，全球每年用于此类研究的资金约为500万美元。最大的研究来自2006年的STEP项目，发现接受心脏手术的患者无论是否被祈祷，其恢复情况没有显著差异。
第三方研究报告的结果要么是无效，要么是相关，要么是矛盾，其中祈祷受益者的健康结果反而恶化。例如，2000年发表在《内科医学年鉴》上的一项针对多项远距离代祷愈合研究的荟萃分析，涵盖了23项研究中的2774名患者，发现13项研究显示出统计学上显著的正向结果，9项研究显示无效果，1项研究显示负向结果。
2003年的一项证据等级审查发现，有证据支持“为他人祈祷能改善急性疾病的身体恢复”这一假设。该审查得出结论，尽管“大量研究”检验了这一假设，但“只有三项研究具有足够的严谨性可供审查”（Byrd 1988, Harris et al. 1999, Sicher et al. 1998）。在这三项研究中，“最有力的发现出现在最主观评估的变量上”，这引发了对结果评估者可能无意中破盲的担忧。对更广泛文献的其他元分析显示，只发现没有效果或可能很小的效果。例如，2006年对14项研究的元分析得出结论，没有“可察觉的效果”，而2007年对代祷的系统性回顾报告了不确定的结果，指出17项研究中有7项具有“小但显著的效果量”，但该审查指出，最严格的三项方法学研究未能产生显著结果。
信仰与怀疑
医学观点
大多数科学家不认同“信仰治疗”从业者。信徒们断言，信仰治疗不提出科学主张，因此应被视为无法用科学检验的信仰问题。批评者反驳说，医疗治愈的主张应该经过科学检验，因为虽然对超自然现象的信仰本身通常不被视为科学的范畴，但可重复效果的声称仍然要接受科学调查。
科学家和医生普遍认为，信仰治疗缺乏生物学合理性或认识论依据，这是判断临床研究是否合乎伦理和具有经济合理性的标准之一。一项关于代祷的科克伦系统评价发现：“尽管个别研究的一些结果表明代祷有积极效果，但大多数研究没有。”作者得出结论：“我们不认为应该进行进一步的这类干预试验，并希望将用于此类试验的任何可用资源用于调查医疗保健中的其他问题。”
《澳大利亚医学杂志》上的一篇文章说：“对祈祷研究的一个常见批评是，祈祷已成为一种流行的治疗方法，但没有任何已知的合理机制。”
医学专业人士对研究的新声称持怀疑态度，直到这些研究被实验重复和证实。例如，2001年由哥伦比亚大学研究人员进行的一项研究引发了争议，此前大众媒体声称其成功。
尽管不同的医学研究相互矛盾，但医生们并没有停止研究祈祷。部分原因可能是祈祷越来越多地被患者用作应对机制。
对祈祷范围的怀疑
在《新闻周刊》与基督教福音派牧师里克·沃伦的辩论/采访中，无神论者萨姆·哈里斯评论说，大多数外行对祈祷效力的看法（个人印象而非实证研究）与抽样误差有关，因为“我们知道人类对概率的感觉很差”。也就是说，人类更倾向于认可其信仰的确认，而不是否认。
哈里斯还批评现有的实证研究将自己局限于祈祷相对非奇迹的事件，例如从心脏手术中恢复。他提出了一个简单的实验来解决这个问题：“让十亿基督徒为一个截肢者祈祷。让他们祈祷上帝重新长出那条缺失的肢体。这种事每天发生在蝾螈身上，大概没有祈祷；这属于上帝的能力范围。我觉得有趣的是，有信仰的人往往只祈祷那些会自我限制的疾病。”
宗教与哲学问题
另见：宗教与科学的关系
对于研究祈祷有效性本身，存在宗教和哲学上的反对意见。一些人将《申命记》（6:16“你们不可试探耶和华你们的神”）解释为祈祷不能或不应该被检验。
宗教观点反对祈祷容易受到实验设计或统计分析的说法，以及许多实验中的其他假设，例如一千次祈祷在统计上不同于一次祈祷。反对意见还包括，宗教通常处理独特的、不可控的事件；而统计学和一般科学则处理可重复的现象，这些现象可以采样或控制，并受一般规律支配。
宗教反对意见还包括，一旦开始测量祈祷，当它卷入实验时，就不再是真正的祈祷了，并且进行祈祷实验的概念反映了对祈祷目的的误解。2006年的STEP实验表明，参与的一些代祷者抱怨强加给他们的祈祷是照本宣科的，说这不是他们通常进行祈祷的方式：“在这项研究开始之前，代祷者报告说，他们通常会收到关于患者年龄、性别和医疗状况进展报告的信息；与家属或患者交谈（而不是通过第三方传真）；使用自己选择的个性化祈祷；并根据患者或家属的要求祈祷可变的时间段。”
关于对祈祷回应的期望，18世纪哲学家威廉·佩利写道：“为特定恩惠祈祷就是向神圣智慧发号施令，带有傲慢之嫌；为其他个人或国家代祷，就是假定他们的幸福取决于我们的选择，且社会的繁荣依赖于我们的利益。”
在20世纪，哲学家伯特兰·罗素认为宗教和科学“长期以来一直处于战争状态，声称拥有相同的领域、思想和忠诚”。他还认为，这场战争已由科学决定性地获胜。大约40年前，22岁的罗素还写道：“因为尽管我早已不再相信祈祷的效力，但我如此孤独，如此需要像基督教上帝这样的支持者，以至于我在不再相信祈祷的效力时又开始祈祷了。”
21世纪的进化生物学家理查德·道金斯描述了理查德·斯温伯恩如何解释STEP实验的负面结果，“理由是上帝只有在出于正当理由提出的祈祷时才会回应”，他发现了祈祷的一个可预测的结果：“其他神学家加入了受NOMA启发的怀疑论者行列，主张以这种方式研究祈祷是浪费金钱，因为超自然影响根据定义超出了科学触及的范围。但是，正如资助这项研究的坦普尔顿基金会正确认识到的那样，代祷的所谓效力至少在原则上属于科学可触及的范围。可以进行双盲实验，也确实进行了。它本可能得出积极的结果。如果它确实得出了，你能想象会有任何一个宗教辩护者以科学研究与宗教问题无关为由而否定它吗？当然不会。”
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