PTSD是应激或创伤事件的结果，但当暴露于创伤事件时并不是所有人都会发展为PTSD。目前研究认为，PTSD与神经生物学系统有关，并试图用已确定的神经生物学体系来解释相关症状。神经递质，如HPA轴、促肾上腺皮质释放因子、儿茶酚胺类、5-羟色胺、γ-氨基丁酸/苯二氮 类受体系统、谷氨酸/NMDA受体系统、神经肽Y、内啡肽等，作为化学信息联络各脑区，可以导致PTSD的发生。影像学研究也发现PTSD患者的脑结构和功能已发生了改变。遗传因素在PTSD发病中所起的显著作用，不同种族、性别间遗传生物因素的差异极有可能是其发病率差异的基础。PTSD的机制还是今后研究的重点之一，如分子遗传学对神经生物学表型及病理生理学的影响，以及神经营养因子、神经重塑、基因表达的变化、蛋白重组及创伤对DNA甲基化的作用，影像学的深入研究也将进一步揭示PTSD的神经环路。