心房颤动时，由于心房肌的不规则乱颤代替了心房有效的一致性收缩。当心室率快且极不规则时，使心室的血液充盈不完全，因而引起心室充盈不足，心脏排血量可减少1/4以上，甚至达到50%，尤其同时存在心室功能受损害时，可造成心输出量减少、冠状动脉缺血。加之，心脏工作量及热能的消耗增加，所以有器质性心脏病患者易在房颤发作中诱发或加重心肌缺血、心绞痛或心力衰竭和肺水肿。加之，心脏工作量及热能的消耗增加，所以有器质性心脏病患者易在房颤发作中促发心绞痛或心力衰竭，病人有心悸、脉搏强弱不一。
此外，在房颤发作中，心房内部分血液易发生停滞，而易于形成血栓。血栓刚形成后很容易脱落，脱落的栓子会随着血流到达身体的任何部位，其一旦卡在某处就会引起栓塞，导致周围动脉或肺动脉栓塞，常见的就是脑栓塞。有危险因素的病人更容易发生。