热性惊厥的确切发病机制尚不明确，目前认为主要与儿童脑发育未成熟、发热、遗传易感性等因素相关。引起发热的常见病因包括急性上呼吸道感染、中耳炎、肺炎、急性胃肠炎、幼儿急疹、尿路感染以及个别非感染性疾病等。其中，病毒感染是主要原因。
热性惊厥具有年龄依赖性和家族遗传倾向。随着儿童脑发育的逐渐成熟，发生热性惊厥的可能性降低。但儿童首次发生热性惊厥的年龄越大，越应该警惕其他疾病。热性惊厥并非出生缺陷，如果父母幼时有热性惊厥病史，儿童会更加容易出现热性惊厥。
有以下情况的患儿容易反复发生热性惊厥：
起病年龄小（<18月龄）
发作前发热时间短（<1小时）
发作时体温不太高（<38摄氏度）
父母有热性惊厥病史