Cuando realizamos una respiración (inspiración y expiración) normal, ocurre que nuestros pulmones hacen un correcto intercambio gaseoso de esta manera la hemoglobina sanguinea se oxigena y por ende le permite transportar el oxigeno necesario a todo el organismo, y por el metabolismo celular se elimina el dióxido de carbono o CO2. El torrente sanguíneo lleva este CO2 desde las células y los tejidos a los pulmones, donde será exhalado o eliminado por la respiración. Ahora bien cuando uno hiperventila la hemoglobina se satura de oxigeno y hay una pérdida de CO2, creándose un desequilibrio metabólico.

Ahora bien el aumento de la ventilación produce un aumento de la respiración alveolar, expulsando las emisiones de CO2 de la circulación. Esto altera la dinámica del equilibrio químico de dióxido de carbono en el sistema circulatorio y el sistema reacciona bajo el principio de Le Chatelier. Los iones circulantes de hidrógeno y bicarbonato reaccionan para formar ácido carbónico (H2CO3) para hacer más CO2 a través de la enzima anhidrasa carbónica de acuerdo a la siguiente reacción:

CO2 + H2O <--> H2CO3 <--> H+ + HCO3-

El resultado neto de esta reacción es la disminución de la concentración de iones hidrógeno de la circulación, y un aumento consecuente del pH, que produce indirectamente los síntomas de hiperventilación, como mareos y parestesias. Otro cambio producido por la alcalosis respiratoria es la constricción de las arterias que van al cerebro, con lo que se generan mareos. Si esto se prolonga, los riñones tratan de recompensar el desnivel y los síntomas pueden disminuir, pero la persona permanece en un balance precario.