Η διαταραχή πανικού, που χαρακτηρίζεται από εξουθενωτικές και επαναλαμβανόμενες κρίσεις πανικού, δεν έχει καμία γνωστή μεμονωμένη αιτία. Η αιτιολογία της διαταραχής δείχνει ότι η γενετική προδιάθεση και το κοινωνικο-οικονομικό περιβάλλον είναι παράγοντες για τον προσδιορισμό του ποιος είναι ευαίσθητος. Επομένως, ένα άτομο που έχει ένα στενό μέλος της οικογένειας με τη διαταραχή έχει σημαντικά υψηλότερο κίνδυνο να την αναπτύξει. Τα φυσιολογικά συμπτώματα της διαταραχής πανικού προκαλούνται, εν μέρει, από τα χαμηλά επίπεδα σεροτονίνης στον εγκέφαλο και την υπερδραστήρια απόκριση του συμπαθητικού νευρικού συστήματος. Η έναρξη της διαταραχής πανικού προκαλείται από τις κρίσεις πανικού που γίνονται όλο και πιο κοντά μεταξύ τους, με το άτομο που τις βιώνει να αρχίζει να δείχνει προληπτικό φόβο για την πραγματική κρίση πανικού και όχι μόνο φόβο για το έναυσμα.
Οι επαναλαμβανόμενες κρίσεις πανικού οδηγούν στο να βρίσκεται το σώμα σε μια σχεδόν σταθερή κατάσταση διέγερσης που προκαλείται από την απόκριση «πάλη ή φυγή», μια ανθρώπινη προσαρμογή που προέκυψε ως απόκριση στον φυσικό κίνδυνο στο περιβάλλον. Αυτή η απόκριση πυροδοτείται από ένα γεγονός που ο εγκέφαλος αντιλαμβάνεται ως επικίνδυνο. τα νεύρα του αυτόνομου νευρικού συστήματος (ANS) ξεκινούν την απελευθέρωση των επινεφριδίων από τους αδένες των νεφρών και τα νεφρά αντλούν αδρεναλίνη και νοραδρεναλίνη σε όλο το σώμα. Αυτές οι χημικές ουσίες αυξάνουν τον καρδιακό ρυθμό και την αρτηριακή πίεση προκειμένου να πάρουν περισσότερο οξυγόνο στους μύες που χρειάζονται είτε για να τρέξουν είτε να επιτεθούν σωματικά στον αντιληπτό κίνδυνο.
Σε ένα άτομο χωρίς διαταραχή πανικού, αφού περάσει ο κίνδυνος, το παρασυμπαθητικό νευρικό σύστημα ξεκινά μια σειρά βιοχημικών γεγονότων για να επαναφέρει το σώμα σε κατάσταση ομοιόστασης. Όταν το συμπαθητικό σύστημα διεγείρεται από την απόκριση πανικού πολύ συχνά, μπορεί να μην είναι σε θέση να διακοπεί αποτελεσματικά με τη βοήθεια του παρασυμπαθητικού νευρικού συστήματος, το οποίο μπορεί επίσης να αναπτύξει δυσλειτουργία που σχετίζεται με τις αιτίες της διαταραχής πανικού. Η μειωμένη παροχή οξυγόνου στον εγκέφαλο προκαλεί ζάλη και αισθήματα μη πραγματικότητας που σχετίζονται με συμπτώματα, καθώς και άλλα συμπτώματα στέρησης οξυγόνου, όπως κρύα και κολλώδη άκρα. Η αντίδραση του σώματος στη σκανδάλη τον αναγκάζει να επικεντρωθεί εξ ολοκλήρου στον αντιληπτό αγώνα που αντιμετωπίζει και το άτομο που πάσχει από διαταραχή πανικού μπορεί να έχει προβλήματα με τη μνήμη, τη γνωστική λειτουργία και την προσοχή.
Οι γενετικές παραλλαγές μπορεί να είναι ένας παράγοντας στην πτυχή της σεροτονίνης των αιτιών της διαταραχής πανικού. Η έρευνα δείχνει ότι όπως ακριβώς οι ασθενείς μπορεί να έχουν προδιάθεση να αναπτύξουν μείζονα κατάθλιψη λόγω έλλειψης γενετικού κώδικα για τη δημιουργία επαρκών υποδοχέων, το ίδιο ισχύει και για τα άτομα με διαταραχές πανικού. Για το λόγο αυτό, οι γιατροί έχουν επιτυχία στη θεραπεία των αιτιών της διαταραχής πανικού με εκλεκτικούς αναστολείς επαναπρόσληψης σεροτονίνης (SSRIs) και παρόμοια φάρμακα. Οι βενζοδιαζεπίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία του οξέος πανικού και η γνωσιακή συμπεριφορική θεραπεία (CBT) συνιστάται γενικά για την αποτελεσματική αντιμετώπιση ολόκληρου του φάσματος των αιτιών της διαταραχής πανικού.