中暑的原因有很多。如果在高温、通风不良的车间工作，非常容易中暑。农业中露天作业时，阳光的直接照射，再加上大地受到阳光的照射，会使大气温度再次升高，引起脑膜充血，大脑皮层缺血，从而引起中暑，空气中湿度增加容易诱发中暑；公共场所和家庭，人多拥挤集中，产热集中，散热困难。除了高温和烈日暴晒，精神压力过大、人太多、工作强度太大、时间太长、睡眠不足、过度疲劳都是常见原因。

正常人体在下丘脑体温调节中枢的控制下，处于产热和散热的动态平衡中，维持体温在37℃左右。当一个人在运动时，身体的新陈代谢加快，产热增加。人体借助皮肤血管扩张、血流加速、汗腺分泌增多、呼吸加速，将体内产生的热量传递到体表，通过辐射、传导、对流、蒸发等方式进行散热，使体温保持在正常范围内。当空气温度超过皮肤温度(一般为32 ~ 35℃)，或环境中有热辐射源(如电炉、明火)，或空气中湿度过高、通风不好时，体内热量难以通过辐射、传导、蒸发、对流等方式散发，甚至吸收外界环境的热量，导致体内蓄热，发生中暑。

在高温(一般指室温35℃以上)环境下或暴露在夏季烈日下一定时间，又没有足够的防暑措施，经常发生中暑。有时，虽然温度没有达到高温，但由于湿度大、通风不良，也会发生中暑。年老、体弱、疲劳、肥胖、饮酒、饥饿、失水、失盐、穿紧身衣服和紧身衣服、发热、甲亢、糖尿病、心血管疾病、大面积皮肤损伤、先天性汗腺不足、阿托品或其他抗胆碱能药物对汗腺分泌的影响是中暑的常见危险因素。

正常体温一般恒定在37℃左右，这是通过下丘脑体温调节中枢的功能，平衡产热和散热的结果。除了体内氧化代谢过程中产生的基本热量外，肌肉收缩产生的热量是另一个主要来源。每公斤体重累积3.89千焦(0.93卡)的热量，足以使体温升高1℃。在室温下(15 ~ 25℃)，人体散热主要靠辐射(60%)，其次是蒸发(25%)和对流(12%)，还有少量传导(3%)。当环境温度超过皮肤温度时，人体的散热只靠出汗和皮肤、肺泡表面的蒸发。每蒸发1克水，可损失2.43千焦(0.58千卡)的热量。人体深层组织的热量通过循环血流带到皮下组织，扩张的皮肤血管散热。所以皮肤血管扩张越多，血液流经皮肤血管，散热越快。如果身体产生的热量多于散热量或散热受阻，体内就会有过多的热量积聚，从而对器官功能和组织造成损害。

中暑的主要发病机制是人体受外界环境热原的影响，体内热量无法通过正常的生理散热达到热平衡，导致体内热量积聚，体温升高。刚开始时，可通过下丘脑体温调节中枢增加心输出量和呼吸频率，扩张皮肤血管，发汗来提高散热效果。然后，体热进一步积聚，体温调节中枢失控，心脏功能下降，心输出量减少，中心静脉压增高，汗腺功能衰竭，从而体热进一步积聚，体温骤然升高。体温在42℃以上蛋白质可以变性，温度超过50℃几分钟细胞就会死亡。尸检发现出血点脑充血、水肿、散在，神经细胞变性。心肌混浊肿胀，间质出血；肺部有淤血和水肿；胸膜、腹膜、小肠散在出血点；肝脏有中心坏死；肾缺血和肾小管上皮细胞变性。

热痉挛的机理是在高温环境下，人的散热主要靠出汗。一般来说，一个工作日出汗的最大生理极限是6L，但在高温下，工人的出汗量可以超过10L。汗液中大约含有0.3% ~ 0.5%的氯化钠。所以出汗过多会造成水盐流失过多，肌肉痉挛疼痛。

热衰竭的发病机制主要是人体对热环境的不适应，导致外周血管扩张，循环血量不足而虚脱。热衰竭还会伴有大量出汗、失水和失盐。