身性过敏反应由免疫反应引起时，免疫球蛋白E（IgE）与启动全身性过敏反应（抗原）的异物结合。然后，与IgE结合的抗原所形成的联合体激活了肥大细胞和嗜碱性粒细胞上的FcεRI受体。所以，肥大细胞和嗜碱性粒细胞释放炎症介质如组织胺而产生反应。这些介质增强了支气管平滑肌的收缩，使血管扩张（血管舒张）及增加血管中的液体渗漏，最后抑制心肌作用。现已发现存在一个不依赖IgE的免疫学机制，但是不知道会否存在于人类。
非免疫学机制.当全身性过敏反应不是由免疫反应引起时，反应是由直接损害肥大细胞和嗜