根据电生理原理，窦房结起搏细胞舒张期（4相）自动除极化的上升速度加快，坡度增大，到达阈电位的时间缩短，心率加快，可引起窦性心动过速。此外最大舒张期膜电位水平上移（负值减小）或阈电位水平下移（负值增大），也可使窦性心动周期变短，出现窦性心动过速。

在上述因素中窦房结舒张期自动除极化的上升速度加快是引起窦性心动过速的主要电生理机制。窦房结起搏细胞钙离子孔道激活开放的程度越大，起搏离子内流速度越快，4相上升速度亦快，窦性频率加快。窦房结起搏细胞膜内外其他离子的浓度变化，也在窦性心动过速中起重要作用。医学教育|网搜索整理

心脏的植物神经系统对窦房结起搏细胞起着重要的调节作用。交感神经兴奋性增强，或迷走神经兴奋性降低，窦房结自律性增高，形成窦性心动过速。肾上腺分泌增多，代谢率增高、药物的作用等都可引起窦性心动过速。