Objetivo. A presente revisão de literatura tem como objetivo analisar como a neuroplasticidade cerebral desempenha um papel crucial no processo de desenvolvimento metacognitivo e autorregulatório. Método. Foi realizada uma revisão narrativa de literatura nos bancos de dados Google Scholar, Portal de Periódicos CAPES e Scientific Electronic Library (SciELO). Foram incluídos artigos experimentais publicados nos últimos 10 anos, disponíveis na íntegra, nos idiomas português, inglês e espanhol, que se referiam à relação entre metacognição e autorregulação, autorregulação e neuroplasticidade. Resultados. O treinamento cognitivo, como o desenvolvimento das habilidades metacognitivas, leva a uma maior interconectividade da rede neural entre os lobos frontal e parietal, resultando em um aumento de sinapses nessas áreas e uma maior mielinização dos axônios, o que acelera a transmissão de impulsos nervosos. Conclusão. O desenvolvimento dessas habilidades pode influenciar positivamente o sucesso e o bem-estar humano em diversas áreas, como trabalho corporativo, aprendizagem educacional e convívio social, através da autorregulação das emoções e de uma melhor elaboração de ações para tomada de decisão. Portanto, a metacognição, autorregulação e neuroplasticidade são fundamentais para uma aprendizagem efetiva e o desenvolvimento humano. Essas habilidades podem ser cultivadas desde a infância e ensinadas aos adultos, promovendo uma melhoria no desempenho cognitivo e na capacidade de análise crítica, adaptação e reflexão sobre si mesmo.