Patofisiologi kejang demam masih belum diketahui dengan jelas. Kejang demam merupakan salah satu bentuk unik dari kejang yang berhubungan dengan kenaikan suhu tubuh. Faktor predesposisi yang diduga menyebabkan kejang demam adalah genetik.

Studi pada binatang menunjukkan adanya kemungkinan hubungan antara pirogen endogen seperti interleukin 1-beta dan peningkatan aktivitas sel saraf yang mengakibatkan demam dan aktivitas kejang. [2]