小儿热性惊厥的机制尚未完全明确,一般认为是由遗传因素与环境因素共同决定,主要与遗传、脑发育未成熟和发热有关。热性惊厥既往有常染色体线性和隐性遗传伴不完全外显,也有多基因遗传方式。研究证实热性惊厥患者存在热性惊厥敏感基因,通过基因连锁分析已发现六个相关的基因位点。25%到40%的病例有阳性家族史,一级亲属中有热性惊厥病史,患热性惊厥的风险为9%到22%,家族中发病病例越多风险越高,有家族聚集发病者风险加倍,最高患病率可达50%,很少在六个月前和六岁后发作。
目前尚不能满意的解释发作的年龄规律,但确定与脑发育不成熟有关,有动物实验提示发热和过热可产生过度换气,呼吸性碱中毒也可诱导惊厥发作,铁缺乏可引起神经发育和髓鞘形成受损。使神经兴奋性易泛化导致惊厥,有学者认为缺铁性贫血可能参与或促使小儿热性惊厥的发生。