La fisiopatología de las convulsiones febriles no se conoce con exactitud, pero puede estar influenciada por diversos factores como la liberación de citoquinas proinflamatorias como la IL-1 e IL-1β durante la fiebre, la incapacidad del cerebro inmaduro para aumentar eficientemente su metabolismo energético a altas temperaturas, y la inmadurez de los mecanismos de termorregulación en los niños.