（一）发病机制呕吐是一种神经反射，过程极为复杂。由外周各器官和组织接受的外来或内源性的生物、物理和化学的刺激，经过体神经和内脏神经或血循环传入中枢神经系统。在延髓的呕吐枢（接受来自胃肠道及其他内脏神经冲动）和在第四脑室底部的后极区，
即化学感受器触发区（chemoreceptortriggerzone，CTZ）（接受来自血循环的化学和药物的刺激），反射信号经过迷走神经和脊神经下传至各相应器官引起呕吐反应。近年研究证明，多巴胺受体在CTZ对呕吐的介导中有重要作用。CTZ还含有5-羟色胺、去甲肾上腺素、P物质、脑啡肽和γ氨基丁酸等。某些此类内源性神经递质和神经肽均能经血液循环或直接对CTZ作用而引起呕吐。
吞咽活动是指将食物由咽部输送至胃的运动、是一系列由神经（体神经和植物神经、自主和非自主神经、中枢和周围神经）、肌肉（横纹肌和平滑肌、随意肌和不随意肌）、多相（化学、物理）活动互相协调进行的复杂生理过程。其中任何环节的器官性或功能性障碍均可出现吞咽困难或其他异常（包括呕吐）。
通常来自唇、咽、胃肠、胆道、腹膜、心脏、泌尿生殖等系统和器官的刺激，或不适的视觉、嗅觉、听觉、味觉，甚至疼痛刺激均可经感觉神经传导为催吐冲动而超越呕吐中枢的阈值界。此外，有时精神因素、颅内压升高等刺激亦可引起呕吐。催吐药则直接作用于呕吐中枢。体内的异常代谢产物，如糖尿病人酮酸血症、肝病、尿毒症等可刺激呕吐中枢或CTZ而引发呕吐。
呕吐反应由腹肌、膈肌和肋间肌收缩、腹压上升、屏气、心悸、出汗、上段小肠及胃蠕动、下食管括约肌松弛和唾液分泌增加等多种机能变化组成。恶心常在呕吐之前发生。年长儿可有预感而述咽或腹部不适，有的在一定程度上可受皮层控制。
婴幼儿往往表现出烦躁、做怪脸、打呵欠、面色苍白、出汗、流涎及不能吸吮拳头等。早产婴、足月新生儿和某些小婴儿因神经系统发育未成熟常无任何吐前迹象。吐物可自口呼鼻孔同时喷出，加上吞咽反射和声门开闭反射不协调，呕吐物极易被误吸。
新生儿还由于胃容量小、身体需液量大，故易摄入过多；胃粘膜对温度、容量、缺氧及化学刺激较敏感；经常平卧位；食管肌层弹力纤维发育较差；下食管括约肌发育欠成熟、His角较钝等原因，、致胃逆蠕动时胃内容物容易自食管逆出。
（二）病理生理由于呕吐的病因复杂多样、呕吐发生和持续的时间不同、程度不等和年龄各异，所以，对机体产生的影响非常悬殊。轻者没有任何影响，仅一过性不适。长期慢性呕吐。可致消化性食管炎、低血容量、低钾、低钠、碱中毒等代谢紊乱。
进一步则贫血、营养不良、生长发育停滞。急重时可引起水电解质平衡紊乱、休克或误吸、窒息、诱发心律不剂甚至死亡。因外科原因引起者还可导致消化道穿孔、弥漫性腹膜炎、休克、败血症等严重后果。那些运动神经功能不良的病儿也极易发生呕吐后误吸，需倍加警惕。