De illusie wordt waargenomen als de rechterarm samen met een neparm aangeraakt wordt, terwijl ze beiden in het zicht liggen. De truuk werkt alleen als de neparm naast de echte arm ligt en een normale positie inneemt.
De 'derde arm illusie' is vergelijkbaar met de 'rubberen hand illusie', waarbij iemand denkt dat een rubberen hand een eigen hand is, terwijl de echte arm buiten het zicht ligt en tegelijkertijd aangeraakt wordt. Maar het gevoel is anders, omdat de persoon nu het gevoel heeft twee dezelfde ledematen te hebben (twee rechterarmen).
De onderzoekers menen dat ze hiermee hebben aangetoond dat mensen een lichaamsbeleving kunnen hebben, die volledig afwijkt van de realiteit.