Priepuolis įvyksta, kai tam tikra smegenų dalis pernelyg susijaudina arba kai smegenų nervai pradeda nenormaliai susijungti. Priepuoliai gali atsirasti tose smegenų srityse, kurios yra netinkamai suformuotos dėl apsigimimų ar genetinių sutrikimų arba sutrikusios dėl infekcijos, traumų, navikų, insultų arba nepakankamo deguonies tiekimo. Priepuolių patofiziologija atsiranda dėl staigaus disbalanso tarp jėgų, kurios sužadina ir slopina nervines ląsteles, todėl sužadinimo jėgos turi pirmenybę. Tada šis elektrinis signalas plinta į aplinkines normalias smegenų ląsteles, kurios pradeda šaudyti kartu su nenormaliomis ląstelėmis. Esant užsitęsusiems arba pasikartojantiems priepuoliams per trumpą laikotarpį, didėja priepuolių rizika ateityje, nes miršta nervinės ląstelės, susidaro randų audinys ir atsiranda naujų aksonų.
Nervų ląstelės tarp iškrovų paprastai turi neigiamą krūvį viduje dėl aktyvaus teigiamo krūvio natrio jonų siurbimo iš ląstelės. Nervinės ląstelės iškrovimas arba uždegimas apima staigų neigiamo krūvio svyravimą iki teigiamo krūvio, kai jonai patenka į ląstelę, o teigiami jonai, tokie kaip natris, kalis ir kalcis, patenka į ląstelę. Tiek sužadinimo, tiek slopinimo valdymo mechanizmai leidžia tinkamai sudeginti ir užkirsti kelią netinkamam ląstelės sužadinimui. Priepuolių patofiziologija gali atsirasti dėl padidėjusio nervinės ląstelės sužadinimo, sumažėjusio nervinės ląstelės slopinimo arba abiejų įtakų derinio.
Paprastai po nervinės ląstelės užsidegimo slopinamasis poveikis neleidžia antram neurono sudegimui, kol vidinis neurono krūvis grįš į ramybės būseną. Gama-aminosviesto rūgštis (GABA) yra pagrindinė smegenyse slopinanti cheminė medžiaga. GABA atveria kanalus neigiamai įkrautiems chlorido jonams patekti į sužadintą neuroną, o tai sumažina vidinį krūvį ir apsaugo nuo antrojo nervinės ląstelės sudegimo. Dauguma vaistų nuo traukulių sumažina priepuolių patofiziologiją, padidindami chlorido kanalų atidarymo dažnį arba ilgindami kanalų atidarymo trukmę. Kai sutrinka ląstelės, išskiriančios GABA, arba GABA receptorių vietos, chlorido kanalai nesugeba atidaryti ir susilpninti nervinės ląstelės jaudrumą.
Priepuolių patofiziologijai taip pat svarbūs mechanizmai, dėl kurių padidėja neuronų sužadinimas. Glutamatas yra pagrindinis smegenų sužadinimo cheminis tarpininkas, kuris jungiasi prie receptorių, kurie atveria natrio, kalio ir kalcio kanalus į ląstelę. Kai kurioms paveldimoms priepuolių formoms būdingas polinkis į pernelyg dažną arba ilgalaikį glutamato receptorių aktyvavimą, todėl padidėja smegenų jaudrumas ir priepuolių aktyvumo tikimybė. Be to, gretimas elektrinio aktyvumo plitimas sluoksniuotose smegenų dalyse gali vykti iš ląstelės į ląstelę, o tai yra ne cheminė plitimo forma, kuri nėra reguliuojama slopinančių mechanizmų.
Priepuolių patofiziologijos gydymas yra skirtas ne tik molekulinėms anomalijoms, susijusioms su jonų kanalais nervų ląstelėse, bet ir ne cheminiam sužadinimo plitimui smegenyse. Benzodiazepinai, pvz., Valium, ir barbitūratai, tokie kaip fenobarbitalis, atveria slopinančius chlorido kanalus. Fenitoinas arba Dilantinas apsaugo nuo pasikartojančio neuronų sudegimo, uždarydami natrio kanalus į nervų ląsteles. Esant blogai valdomiems pasikartojantiems priepuoliams, halotanas gali užkirsti kelią necheminiam nervinių impulsų perdavimui. Be to, insulinas ir steroidai keičia glutamato receptorių funkciją, slopindami smegenų jaudrumą.