Chastain, som nu är pensionerad från sporten, sade att hon hoppades att det skulle hjälpa "förändra saker för det positiva".
Hon ansluter sig till ett antal idrotts figurer som hjälper till att forska långsiktiga effekter av hjärnskakning på konkurrenter inom idrott.
CTE, en degenerativ sjukdom, har påträffats hos idrottsmän med en historia av repetitiv hjärnskada.
Chastain, 47, meddelade på torsdag att hon skulle donera sin hjärna till Boston University, vilket leder studier av effekterna av flera hjärnskakningar och kronisk traumatisk encefalopati (CTE).
"Det är skrämmande att tänka på alla rubriker och potentiella hjärnskakningar som aldrig diagnostiserats i mitt liv, men det är bättre att veta", sade hon, spekulerar om sin egen erfarenhet av huvudskada under hennes fotbollskarriär.
CTE är associerat med symtom som minnesförlust, depression och progressiv demens.
Inga kvinnliga idrottare har befunnits ha lidit av CTE, rapporterar New York Times, även om detta kan bero på att provstorleken är för liten. Sjukdomen har hittats i ett antal manliga idrottsstjärnor - inklusive många tidigare amerikanska fotbollsspelare.
CTE-fall kan endast diagnostiseras efter undersökning av hjärnan efter obduktion.
Chastains beslut följer hennes lagkamrat, Cindy Parlow Cone, som också har beslutat att donera sin hjärna.
Båda kvinnorna har uppmanat tillsynsmyndigheter för fotboll att införa bestämmelser som hindrar barn under 14 år från att leda bollen.
Forskning om CTE har kastat strålkastarljuset på flera sporter, inklusive amerikansk fotboll, hästkapplöpning och rugby under de senaste månaderna.
En Hollywoodfilm om hjärnskakningens effekter på National Football League-stjärnor släpptes förra året med Will Smith i huvudrollen.
I februari avslöjades det att Ken Stabler, en av de mest berömda quarterbackarna genom tiderna, hade lidit av sjukdomen.
Chastain blev känd för att göra mål i USA: s vinnande mål i en straff straff shoot-out mot Kina i finalen av 1999 Women's World Cup.
Bilder på fotbollsstjärnan som knäböjer på planen i sin svarta sportbehå, knytnävar knöt, svepte runt i världen och blev en ikonisk bild för kvinnors fotboll.
Den amerikanska fotbollsstjärnan Brandi Chastain, som blev känd i 1999 års VM, har lovat att donera sin hjärna till Concussion Legacy Foundation.