心律失常主要是由于沖動形成異常和沖動傳導異常，或兩者兼有。
1.沖動形成異常——自律性增高 自律性與4期舒張除極化速度、最大舒張電位及閾電位有關。4相舒張除極化速度加快，閾電位下移或最大舒張電位變小，即與閾電位的差距減小，則自律性增高。如交感神經興奮，4相K+外流減少，促進Na+、Ca2+內流，使4相舒張除極化速度加快；心肌缺血缺氧時，心肌能量供應不足，Na+-K+泵功能不全，使細胞內失K+，最大舒張電位變小，同時4相K+外流減少，自律性增高；洋地黃中毒時Na+，K+-ATP酶受到嚴重抑制，細胞內失K+，同樣也使自律性增高。可出現各種期前收縮和陣發性心動過速等。
2.沖動傳導異常——折返形成 折返激動是指_次沖動下傳后，又可沿著另一環行通路折回而再次興奮原已興奮過的心肌，折返激動是形成各種過速型心律失常的重要原因。現以心室“浦肯野纖維-心室肌環路”為例加以說明（圖23-1）。
正常情況下，竇房結下傳的沖動經浦肯野纖維A、B兩支，同時到達心室肌，同時消失在鄰近心肌的不應期內，沖動不能繼續傳導而消失（圖23-1a）。但在病理情況下，浦肯野纖維分支可能發生單向傳導阻滯，如B支發生病變，沖動傳導到浦肯野纖維分別向A、B二支傳導時，沖動只能沿A支下傳到心室肌，心室肌細胞發生激動后，該沖動可逆行經B支傳到A支；此時A支不應期已過，便再次產生興奮，形成折返激動。單個折返引起期前收縮，連續折返引起陣發性心動過速、撲動或顫動。折返不僅發生在心室，也可發生在心房、房室交界區等，產生各種過速型心律失常。
此外，當局部病變時，某分支纖維有效不應期（ERP）縮短或傳導減慢，或當鄰近心肌纖維ERP不均一時，也可形成折返。