癫痫的发病机制十分复杂，它涉及遗传、病理、免疫等多个方面，其中一些环节已为人类所知，但大部分尚未完全清楚。

大脑由数十亿的神经元组成，不同神经元的形态、大小并不相同，但每个神经元都有胞体、突起两部分。胞体是神经元的主要部分，是代谢和能量供应的中心、。突起是不同神经元胞体的信号传导通路，按形态和功能不同分为树突和轴突，树突有多个，呈树枝状分布，接受外界信号，将信息传到大脑；轴突仅有1个，一端连接胞体，一端一端形成终末与组织或器官相连，将信号从大脑传出，控制人的牛命活动。

神经元之间的信息是依靠生物电来传导的，即使是在安静休息状态时，神经元也会保持低频率、低波幅(强度)的放电以维持人体的正常生理状态。当大脑神经元的放电活动出现异常，产生不自主的高频率、高波幅放电时会影响人体的正常生理状态，引起意识改变、运动异常等临床表现，即癫痫发作。而这种异常的神经元放电活动由脑电图记录出来就称为癫痫样放电。一次癫痫发作可以是某部分神经元异常放电的结果，也可以由全脑神经元共同参与。导致神经元异常放电的大脑病理改变所在的区域称为癫痫病理灶(解剖学)，而异常放电产生的区域称为致痫灶(神经生理学)，二者位置可不重合。