Hallutsinatsioonide põhjuseid on palju. Mõned hallutsinatsioonid tekivad loomulikult, näiteks need, mis on seotud haigusseisunditega. Pikaajaline päikese käes viibimine ilma piisavas koguses vett alla neelamata võib põhjustada dehüdratsiooni, mis on veel üks loomulik hallutsinatsioonide põhjus. Mõned keemilised põhjused hõlmavad ravimite, ebaseaduslike uimastite või muude hallutsineerivate omadustega ainete kasutamist. Liiga vähe magamine või pikaajaline ärkvel püsimine on samuti tavaline hallutsinatsioonide vallandaja.
Paljud meditsiinilised seisundid võivad põhjustada hallutsinatsioone. Ajukasvajad võivad põhjustada hallutsinatsioonidega seotud valesid ettekujutusi ja süüdlased võivad olla ka muud rasked haigused, nagu maksa- või neerupuudulikkus. Vaimse tervise probleemid võivad põhjustada ka hallutsinatsioone. Skisofreenia ja traumajärgne stressihäire võivad mõlemad põhjustada väärtõlgendusi ja ebatavalisi reaktsioone sensoorsele sisendile.
Teatud tüüpi ravimite võtmine võib samuti põhjustada hallutsinatsioone. Näiteks unerohud mõjutavad ajukeemiat ja võivad põhjustada hallutsinatsioone. Märkimisväärse koguse dilämmastikoksiidi, hambaarstide poolt sageli kasutatava anesteetikumi, sissehingamine võib samuti põhjustada hallutsinatsioone. Muud tüüpi anesteetilised gaasid, näiteks need, mida kasutati enne operatsiooni, võivad põhjustada lühiajalisi hallutsinatsioone, enne kui inimene kaotab teadvuse.
Lisaks legaalsetele ravimitele võivad hallutsinatsioonide põhjuseks olla meelelahutuseks kasutatavad illegaalsed uimastid. Mõnikord muudavad uimasti hallutsineerivad omadused selle aine meelelahutuslikuks kasutajaks atraktiivseks. LSD, tuntud ka kui hape, on üks ravim, mida inimesed kasutavad meelelahutuseks, kuna see põhjustab hallutsinatsioone. Inimesed võivad oma hallutsineerivate omaduste tõttu alla neelata ka looduslikke aineid, nagu psilotsübiini sisaldavad seened ja peyote kaktus. Mõned legaalsed ravimid, mida ei kasutata meditsiinilistel eesmärkidel, võivad samuti põhjustada sarnaseid tagajärgi, sealhulgas salvia divinorum.
Pikaajaline päikese käes viibimine võib põhjustada dehüdratsiooni, mis võib põhjustada hallutsinatsioone. Elektrolüüdid on vees leiduvad elektriliselt laetud ioonid, mis on närvijuhtivuse jaoks olulised, ja veepuudus põhjustab elektrolüütide sisalduse vähenemist kehas. Kui kehas on elektrolüütide tase madal, ei saa närviimpulsid korralikult ajju ja sealt välja liikuda, mistõttu aju tõlgendab sensoorset teavet valesti.
Pikaajaline periood, mil magab vähe või üldse mitte, on samuti hallutsinatsioonide üks levinumaid põhjuseid. Aju vajab korralikuks toimimiseks und ja kui ta jääb ilma vajalikust puhkusest, väheneb aju jõudlus oluliselt. Unepuuduse all kannatavate inimeste jaoks ei ole hallutsinatsioonid ja luulud haruldased, sest aju lihtsalt ei saa normaalsel tasemel toimida.