Patofisiologi pasti dari post traumatic stress disorder (PTSD) masih belum diketahui, namun hasil penelitian preklinis dan binatang percobaan memperkirakan keterlibatan gangguan neurotransmitter. [1,6] Individu dengan PTSD telah dilaporkan memiliki kadar kortisol normal hingga rendah dan peningkatan kadar corticotropin-releasing factor (CRF). CRF dapat menstimulasi pelepasan norepinefrin yang akan meningkatkan respon simpatetik. Selain itu, berbagai studi melaporkan gangguan neurotransmitter GABA, glutamat, serotonin, neuropeptide Y, dan opioid endogen pada pasien PTSD.[1]

PTSD juga telah dihubungkan dengan perubahan neurofisiologi dan anatomi otak. Studi menyebutkan adanya penurunan ukuran hipokampus dengan amygdala yang hiperreaktif pada pasien PTSD. Korteks prefrontal dilaporkan berukuran lebih kecil dan lebih tidak responsif pada pasien PTSD.[1,6]