Panikos sutrikimas, kuriam būdingi sekinantys ir pasikartojantys panikos priepuoliai, neturi žinomos vienos priežasties. Sutrikimo etiologija rodo, kad genetinis polinkis ir socialinė bei ekonominė aplinka yra veiksniai, lemiantys, kas yra jautrus. Todėl žmogus, kurio artimas šeimos narys turi sutrikimą, turi žymiai didesnę riziką juo susirgti. Fiziologinius panikos sutrikimo simptomus iš dalies sukelia mažas serotonino kiekis smegenyse ir pernelyg aktyvi simpatinės nervų sistemos reakcija. Panikos sutrikimo atsiradimą sukelia panikos priepuoliai vis labiau artėjant vienas prie kito, o juos išgyvenantis asmuo pradeda rodyti išankstinę tikrojo panikos priepuolio baimę, o ne tik baimę sukelti.
Pasikartojantys panikos priepuoliai veda prie to, kad kūnas yra beveik nuolatiniame susijaudinimo būsenoje, kurią sukelia reakcija „kovok arba bėk“ – žmogaus prisitaikymas, kilęs reaguojant į fizinį pavojų aplinkoje. Šią reakciją sukelia įvykis, kurį smegenys suvokia kaip pavojingą; autonominės nervų sistemos (ANS) nervai inicijuoja antinksčių išsiskyrimą iš inkstuose esančių liaukų, o inkstai pumpuoja adrenaliną ir noradrenaliną visame kūne. Šios cheminės medžiagos padidina širdies susitraukimų dažnį ir kraujospūdį, kad į raumenis patektų daugiau deguonies, reikalingo bėgti nuo numanomo pavojaus arba jį fiziškai pulti.
Žmogaus be panikos sutrikimo, praėjus pavojui, parasimpatinė nervų sistema inicijuoja daugybę biocheminių įvykių, kad sugrąžintų organizmą į homeostazės būseną. Kai simpatinė sistema yra per dažnai stimuliuojama panikos atsako, ji gali nepavykti efektyviai išsijungti naudojant parasimpatinę nervų sistemą, kuri taip pat gali sukelti disfunkciją, susijusią su panikos sutrikimo priežastimis. Sumažėjęs deguonies tiekimas į smegenis sukelia galvos svaigimą ir nerealumo jausmą, kurie yra susiję simptomai, taip pat kitus deguonies trūkumo simptomus, tokius kaip šaltos ir drėgnos galūnės. Kūno reakcija į trigerį verčia jį sutelkti dėmesį tik į suvokiamą kovą, o panikos sutrikimo kamuojamas žmogus gali turėti atminties, pažinimo ir dėmesio problemų.
Genetinės variacijos gali būti panikos sutrikimo priežasčių serotonino aspekto veiksnys. Tyrimai rodo, kad lygiai taip pat, kaip pacientai gali turėti polinkį susirgti didžiule depresija dėl to, kad trūksta genetinio kodo, kad sukurtų tinkamus receptorius, tas pats pasakytina ir apie asmenis, turinčius panikos sutrikimų. Dėl šios priežasties gydytojai sėkmingai gydo panikos sutrikimo priežastis selektyviais serotonino reabsorbcijos inhibitoriais (SSRI) ir panašiais vaistais. Benzodiazepinai gali būti naudojami ūmiai panikai gydyti, o kognityvinė elgesio terapija (KBT) paprastai rekomenduojama veiksmingai gydyti visas panikos sutrikimo priežastis.