Die Ursachen für Tachykardien können sowohl im Herzen als auch außerhalb des Herzens liegen.
In vielen Fällen führen angeborene oder genetisch bedingte Anomalien im Reizleitungssystem zu Tachykardien (zum Beispiel zusätzliche Reizleitungsbahnen zwischen Vorhof und Kammer beim Wolff-Parkinson-White (WPW)-Syndrom)
Bei der koronaren Herzkrankheit sind Herzkranzgefäße durch Ablagerungen verengt oder verschlossen. Dadurch ist die Durchblutung des Herzmuskels gestört. In dem von dieser Durchblutungsstörung betroffenen Bereich sind auch die elektrisch leitfähigen Muskelzellen beeinträchtigt: Sie leiten elektrische Impulse unter Umständen unregelmäßig weiter. Dies kann auch zu Tachykardien führen.
Bei einem Herzinfarkt verschließt sich ein Herzkranzgefäß plötzlich. Dadurch ist der Blutfluss zu einem bestimmten Bereich des Herzmuskels nicht mehr gewährleistet. Dieser Bereich stirbt ab. Es bildet sich Narbengewebe, das die elektrischen Impulse unregelmäßig weiterleitet oder überhaupt nicht mehr leitfähig ist.
Bei Ionenkanalerkrankungen (zum Beispiel dem Brugada-Syndrom) sind die Eiweißmoleküle ("Proteine") des Körpers verändert, die sich unter anderem um den Transport von Ionen (elektrisch geladenen Teilchen) durch die Zellwände des Herzmuskels kümmern. Diese Veränderung führt dazu, dass entweder zu viele oder zu wenige Natrium- und Kaliumionen transportiert werden. Dadurch verändern sich auch die elektrischen Eigenschaften der Herzmuskelzellen. Es kann zu Kammerflattern oder Kammerflimmern kommen.
Sind die Herzklappen nicht in der Lage, sich ordnungsgemäß zu schließen, fließt Blut zurück in die Herzkammern oder –vorhöfe (je nachdem, welche Klappe betroffen ist). Das Herz reagiert mit erhöhter Anstrengung, um das Blut in den Körper pumpen zu können. Durch diese Anstrengung kann sich der Herzmuskel verdicken (hypertrophe Kardiomyopathie). Die Verdickung wirkt sich wiederum auf die elektrisch leitfähigen Zellen in diesem Bereich aus: Sie leiten elektrische Impulse unregelmäßig weiter.
Bei einer Herzschwäche (Herzinsuffizienz) ist die Pumpleistung des Herzens eingeschränkt. In einem bestimmten Stadium dieser Einschränkung kann es zu Tachykardien bis hin zum lebensgefährlichen Kammerflimmern kommen.