Krambid tekivad siis, kui mõni ajuosa muutub liigselt erutatud või kui aju närvid hakkavad ebanormaalselt kokku põlema. Krambid võivad tekkida ajupiirkondades, mis on väärarengud sünnidefektide või geneetiliste häirete tõttu või nakkuse, vigastuste, kasvajate, insultide või ebapiisava hapnikuga varustamise tõttu. Krambihoogude patofüsioloogia tuleneb närvirakke ergutavate ja inhibeerivate jõudude järsust tasakaalustamatusest, nii et ergastavad jõud on ülimuslikud. See elektriline signaal levib seejärel ümbritsevatesse normaalsetesse ajurakkudesse, mis hakkavad põlema koos ebanormaalsete rakkudega. Pikaajaliste või lühikese aja jooksul korduvate krambihoogude korral suureneb tulevaste krampide oht, kuna ilmnevad närvirakkude surm, armkoe moodustumine ja uute aksonite tärkamine.
Närvirakkudel tühjenemise vahel on tavaliselt sisemiselt negatiivne laeng, mis on tingitud positiivselt laetud naatriumiioonide aktiivsest pumpamisest rakust välja. Närviraku tühjenemine või süttimine hõlmab negatiivse laengu järsku kõikumist positiivseks, kuna ioonide kanalid rakku avanevad ja positiivsed ioonid, nagu naatrium, kaalium ja kaltsium, voolavad rakku. Nii ergastavad kui ka inhibeerivad kontrollmehhanismid võimaldavad sobivat tulistamist ja takistavad raku sobimatut ergutamist. Krambihoogude patofüsioloogia võib tekkida närviraku suurenenud erutuse, närviraku inhibeerimise vähenemise või mõlema mõju kombinatsiooni tõttu.
Tavaliselt pärast närviraku süttimist takistavad pärssivad mõjud neuroni teistkordset süttimist, kuni neuroni sisemine laeng taastub puhkeolekusse. Gamma-aminovõihape (GABA) on ajus peamine inhibeeriv kemikaal. GABA avab kanalid negatiivselt laetud kloriidiioonidele ergastatud neuronisse tulvamiseks, mis vähendab sisemist laengut ja takistab närviraku teistkordset süttimist. Enamik krambivastaseid ravimeid vähendab krambihoogude patofüsioloogiat, suurendades kloriidikanalite avanemise sagedust või pikendades kanalite avatud olemise kestust. Kui GABA-d väljastavates rakkudes või GABA retseptorites esineb häireid, ei õnnestu kloriidikanalitel närviraku erutatavust avada ja leevendada.
Krambihoogude patofüsioloogia seisukohalt on võrdselt olulised mehhanismid, mis põhjustavad neuronite suurenenud ergutamist. Glutamaat on ajus peamine ergastav keemiline vahendaja, mis seondub retseptoritega, mis avavad naatriumi, kaaliumi ja kaltsiumi kanalid rakku. Mõned pärilikud krampide vormid hõlmavad eelsoodumust glutamaadi retseptorite liiga sagedasele või püsivale aktiveerimisele, suurendades aju erutatavust ja krambihoogude väljavaateid. Lisaks võib elektrilise aktiivsuse pidev levimine mööda aju kihilisi osi esineda rakust rakku, mis on mittekeemiline leviku vorm, mis ei allu inhibeerivate mehhanismide reguleerimisele.
Krambihoogude patofüsioloogia ravi ei ole suunatud mitte ainult molekulaarsetele kõrvalekalletele, mis hõlmavad närvirakkude ioonikanaleid, vaid ka ergastuse mittekeemilist levikut ajus. Bensodiasepiinid, nagu valium, ja barbituraadid, nagu fenobarbitaal, avavad inhibeerivaid kloriidikanaleid. Fenütoiin või Dilantin takistab neuronite korduvat süttimist, sulgedes närvirakkudesse sisenevad naatriumikanalid. Halvasti juhitud korduvate krambihoogude korral võib halotaan takistada närviimpulsside mittekeemilist ülekannet. Lisaks muudavad insuliin ja steroidid glutamaadi retseptorite funktsiooni, pärssides aju erutatavust.