血管迷走性晕厥的发病机制仍未完全明确，目前多认为与Bezold-Jarisch反射有关。当正常儿童持久站立时，部分血液会积聚在下肢，导致静脉回心血量减少，心室充盈量下降，为维持正常的脑血流灌注，人体会反射性地引起交感神经兴奋，从而外周血管收缩、心率加快、血压升高，最终可以保证正常的脑血流灌注。但血管迷走性晕厥患儿在长久站立位时，会引起较多的静脉血积聚于下肢，造成静脉回心血流量较健康儿童显著降低，心室的充盈血量明显减少，机体反射性的交感神经兴奋异常增高，心脏收缩力加强，引起左心室后下壁的相关感受器接受兴奋信号，冲动传至大脑中枢，反而使交感神经兴奋性受到抑制，同时迷走神经的兴奋性升高，继而反常性地引起心脏收缩力减低、外周血管扩张，出现循环血量不足，脑灌注血流量急剧减少而发生晕厥。其他可能的发病机制还有如自主神经功能异常、神经体液因素异常、脑血管自身调节功能异常、家族遗传倾向等。