当人体接触过敏原时，可以刺激机体的淋巴细胞或浆细胞产生对过敏原具有特异性的IgE抗体，吸附于组织的肥大细胞和血液中的嗜碱性粒细胞上，此时机体基于对过敏原处于致敏状态，当患者再次接触过敏原时，过敏原的抗原决定簇迅速与相应的抗体结合，使肥大细胞和嗜碱性粒细胞脱颗粒，释放大量过敏性物质，比如组胺、5-羟色胺、慢反应物质、缓激肽、血小板活化因子、嗜酸性粒细胞趋化因子、乙酰胆碱等。上述因子可以使血管的收缩功能发生紊乱，毛细血管扩张通透性增加，使血浆外渗到周围的组织中，而人体颜面部组织比较疏松，其水肿就会更加明显一些。
如果患者症状继续加重，循环血容量进一步减少，可致多系统脏器的循环不足，就会引起过敏性休克。少数患者初次应用抗生素或其他药物，也会发生过敏性休克，可能与真菌感染、空气或食物中含有过敏物质有关。