烧心多见于胃食管反流病、胃炎和溃疡病，为酸性反流物对食管上皮下感觉神经末梢的化学性刺激所致。
关于烧心的发生机制仍在广泛研究中，日前尚不完全明了。但为众多学者共识的是胃食反流病(GERD)烧心的发生与酸暴露有关-动物模型和人在酸暴露组织通过电子传递显微照像(transmiss10n electron photomicrography)见细胞内问隙扩大，提出反流病是因食管上皮细胞渗透性增加，因食管上皮知觉神经位于细胞间隙内，上皮细胞渗透性增高可解释非糜烂反流(NFRD)病的烧心症状，这个学说只能解释部分NERD病人症状和酸反流间的相关性。
食管接受过多的酸或十二指肠-胃-食管反流成分的刺激是引起烧心症状的主要原因，然而NERD病人进行24hpH监测时有33%-50%为正常的试验结果。这些资料提出多数NERD病人即使生理性酸暴露足以引起典型的烧心症状，也就是说这些病人对生理性酸反流呈高度敏感，有人将这种烧心称为功能性烧心。上消化道内镜异常的病人烧心症状较多(65%)，pH监测与正常内镜相比，内镜(-)pH监测异常者32.5%，内镜和pH监测均正常者20%病人有烧心症状。一般糜烂性食管炎病人与NERD病人相比症状阳性指数较高，而若病人上消化道内镜和24hpH监测均正常者症状阳性指数(26%±10.7%)比内镜异常者(症状阳性指数85%±4.6%)也低，内镜正常，pH监测异常症状指数为70%±7.1%。以上资料说明NERD病人内镜异常、24hpH监测异常的阳性率低，症状指数也低，这意味着NERD病人对酸高度敏感，因此，生理量酸反流，或也可能非酸物质刺激性食物即可触发烧心发生。动物模型证明，传入神经敏感，酸暴露食管的神经末梢可能直接通过敏感的化学感受器或通过炎症途径介导，在低痛阈时引起。NERD病人食管化学感受器对酸敏感性增高，证明有疼痛知觉改变。
NFRD或GERD病人也可有对机械性刺激感受性增高。可通过食管内气球膨胀试验进行检测。Trimble等对有烧心和过多酸反流的病人做内镜和(或)24h食管pH监测，与有烧心而24hpH监测正常的病人作比较，结果证明后者食管气球膨胀和知觉不适呈低容量阈。此研究提出病人有典型的烧心但缺乏酸过多的证据，也证明了此种病人对酸刺激的高度敏感性。但另一个报告NERD、糜烂性食管炎病人与正常对照组比较并未证明有机械性刺激敏感性增高。有关文献提出人长期食管酸暴露在化学和机械敏感性上的作用有所不同。食管慢性暴露于酸过多时可影响化学敏感性但不影响机械敏感途径，病人仅有典型GERD症状，未证明有过多酸反流，证明是机械敏感性增高。酸反流仅<20%有烧心症状。新近证明十二指肠内脂肪可增加食管内酸而引起烧心。此外，应激和心理状态也是NERD病人产生症状的重要因素，精神刺激可使酸反流增加，减少应激则可使反流症状改善，此系通过脑-胃肠道相互作用所致。低氧血症可引起广范围的食管事件导致烧心与疼痛发生。此外，焦虑、社交能力差在烧心的发生上也可能起一定的作用，有些病人的烧心由酸反流过多或病人对酸敏感性增高引起，而另一些人则由非酸相关物质刺激食管引起。中枢神经因子如应激，周围因子如十二指肠内脂肪可增加食管内知觉敏感性而导致烧心发生。
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