В результате невозможна координированная систола предсердий. Считают, что возникновение мерцания связано с повышенной эктопической активностью отдельных участков миокарда предсердий, в которых изменена продолжительность рефрактерного периода, а также скорость проведения импульса.

Между очагами с повышенной активностью существуют замкнутые (micro) цепи циркуляции импульса, вследствие чего эти очаги возбуждаются повторно, что поддерживает непрерывное возбуждение в мышце предсердий (механизм micro-re-entry). Деятельность синусового узла при этом ослаблена.
Из огромного числа импульсов, появляющихся в предсердиях, АВ узел воспринимает лишь часть. В результате желудочковые сокращения возникают неравномерно и часто - тахиаритмическая форма мерцания предсердий. При наличии АВ блокады число желудочковых комплексов уменьшается - брадиаритмическая форма мерцания предсердий.
Трепетание предсердий отличается от мерцания координированным эктопическим предсердным ритмом с меньшим, чем при мерцании, числом волн (250 до 300 в минуту). Однако такое количество импульсов АВ проводящая система также провести не в состоянии. В ней возникает как бы функциональная блокада с задержкой определенного количества импульса, что обеспечивает правильность желудочкового ритма.