人的意識、思維、情感和運動等活動都是由大腦控制的，而大腦的生理功能是通過電活動來實現的。癲癇是由於大腦的神經細胞反覆過度放電而導致大腦功能失調，引起的臨牀綜合症。單個神經元細胞的異常放電不足以引起癲癇發作，但如果這種異常的神經元放電進入到局部神經網絡，並在其中傳播，可以使網絡內的神經元受到影響，增大異常放電的電流。當異常電流增加到一定程度時，就會導致人發生癲癇發作。這種異常電流可以通過腦電圖儀進行檢測。
引起癲癇的原因多種多樣，其臨牀表現也有很大的差別。引起大腦異常放電而導致癲癇的常見原因包括先天性疾病，如腦畸形、腦積水、遺傳代謝性疾病等；外傷，如產傷、腦挫傷、顱內手術術後等；感染，包括各種病原體導致的腦炎、腦膜炎、腦膿腫、腦寄生蟲病等；顱內腫瘤，如原發性腦腫瘤、繼發性腦轉移瘤等；各種氣體、化學物質、藥物導致的中毒；腦血管病，如腦梗塞、腦出血、高血壓腦病、動脈瘤等；全身性疾病，如肝性腦部、腎性腦病等。當然還有一些癲癇患者經過詳細檢查也沒有發現病因，稱爲不明原因癲癇。
