目前認為大部分的陣發性心房顫動及部分持續性或慢性(永久性)心房顫動皆屬於自律性增高的局灶起源性心房顫動；而部分的陣發性及部分持續性及慢性心房顫動為心房內、肺靜脈、腔靜脈局部微折返機制所致。
自律性增高的局灶起源性心房顫動多數學者認為能夠觸發心房顫動的局灶電活動可能屬於異常自律性增強或觸發活動。局灶具有顯著的解剖學特點，這種局灶大多位於肺靜脈，少數位於肺靜脈以外的部位。局灶中存在起搏細胞，有T、P細胞及浦肯野細胞。
肺靜脈：局灶起源性心房顫動觸發心房顫動的局灶約95%位於雙側上肺靜脈，其中位於左上肺靜脈者占48%～51%，位於右上肺靜脈者占26%～44%。位於雙側下肺靜脈者占28%。此外絕大多數局灶起源性心房顫動患者有68%系兩支或兩支以上的肺靜脈內有觸發性局灶；或者兩個局灶位於同一支肺靜脈中，僅有32%位於單支肺靜脈。這一特點增加了消融成功的困難。
上腔靜脈：約6%的患者觸發心房顫動的局灶位於上腔靜脈，局灶位於右心房與上腔靜脈交界上(19±7)mm處。
右心房：位於右心房者占3%～4.7%，可位於右心房側壁、房間隔處。
折返機制肺靜脈的心房肌袖在有和沒有陣發性心房顫動患者的屍檢中都存在，肌袖的遠端纖維化程度增加，最後萎縮的肌細胞消失在纖維組織中，此系構成微折返發生的基礎。此外，還發現局灶的電沖動(從肺靜脈或腔靜脈)緩慢向左心房或右心房傳導(可達160ms)，並有明顯的遞減傳導。心房內不規則的微折返，折返環路不能確定，心房超速起搏不能終止。
觸發和驅動心房顫動的兩種模式
①、局灶發放的電活動觸發了心房顫動，隨後繼續的心房顫動與局灶的電活動無關，此模式占大多數，稱局灶觸發模式；
②、局灶存在一個長時間、持續的放電而引發心房顫動，稱局灶驅動模式，少見。兩種模式的相互關系、發生機制有何不同均不清楚。如心房顫動持續，則多同時有驅動和觸發機制並存或交替出現，此時肌袖組織的電激動可以是快速有序或快速無序。
肺靜脈擴張的作用發現心房顫動組含有局灶的肺靜脈比其他肺靜脈直徑大，約為1.64cm∶1.07cm。心房顫動發生的基質是指其發生的基礎原因，包括三方面：
①、解剖學基質：
包括心房肌的纖維化、心房的擴張、心房梗死、心房外科手術等。解剖學基質的形成需較長的時間，有的可能需幾年。
②、功能性基質：
包括心房的牽張與缺血、自主神經與藥物的影響、心動過緩或過速的存在。功能性基質的形成需要時間相對短，可在數天或數月形成。
③、啟動因素：
包括心髒停搏、長短周期現象、短長周期現象等，起動因素可能在數秒到數分鐘就可形成。除存在發生基質外，還需要房性期前收縮作為觸發因素才能引起心房顫動的發生。單個房性期前收縮觸發者約占45%，多發性房性期前收縮觸發者約占19%。短陣房性心動過速觸發心房顫動者約占24%。當一個或幾個相對局限而固定的局灶反復發作房性期前收縮或房性心動過速而誘發的心房顫動稱局灶起源性心房顫動。心房顫動可由陣發性轉變為持續性，除因疾病加重外，還與心房肌細胞本身的電生理性質發生改變即心房肌的電重構有關。
心房顫動伴室內差異性傳導與室性期前收縮的鑒別室性期前收縮的特點為：
①、V1導聯QRS波呈單向或雙向型，V6呈QS或rS型；②以左束支阻滯多見；③有固定的聯律間期，後有完全性代償間歇；④畸形QRS波的起始向量與正常下傳者不同。
心房顫動伴室內差異性傳導與室性心動過速的鑒別前者的節律大多絕對不規則：心率極快時才基本規則，而後者基本規則(R-R間期相差僅在0.02～0.04s)或絕對規則；
②、前者QRS時限多為0.12～0.14s，易變性大；而後者QRS時限可大於0.14s，如＞0.16s則肯定為室性心動過速，此外易變性小；
③、前者無聯律間期也無代償間歇，後者有聯律間期並固定，發作終止後有代償間歇；
④、前者無室性融合波而後者有；
⑤、V1～V6導聯QRS波方向一致，都向上或都向下，高度提示室性心動過速；
⑥、如出現連續畸形QRS波時，如電軸發生方向性改變者。多為室性心動過速(扭轉型室性心動過速)。
預激綜合征合並心房顫動與室性心動過速的鑒別室性心動過速的特點是：
①、心室率在140～200次/min，大於180次/min者少見；
②、心室節律可稍有不齊或完全整齊，R-R間期相差僅0.02～0.04s；
③、QRS波很少呈右束支阻滯圖形，無預激波；
④、可見到心室奪獲，有室性融合波；
⑤、室性心動過速發作前後的心電圖可呈現同一形態的室性期前收縮。
預激綜合征伴心房顫動的特點是：
①、心室率多在180～240次/min；
②、心室節律絕不規則，R-R間期相差可大於0.03～0.10s；
③、QRS波寬大畸形，但起始部可見到預激波；
④、無心室奪獲故無室性融合波；
⑤、發作前後，心電圖可見到預激綜合征的圖形。
心房顫動與房室交接區性心律的鑒別在某些情況下，心房顫動的f波非常細小，以致常規心電圖上不能明顯地顯示出來，此時容易誤診為房室交接區性心動過速。但心房顫動時心室律是絕對不規則的(伴三度房室傳導阻滯除外)；而房室交接區性心律是絕對勻齊的。此外，如能加大增益f波可能會出現。如能在特殊導聯(如食管導聯)描記到f波。即可確診為心房顫動。
