Az ember, mint melegvérű élőlény, szűk határok között (37+/- 1-2 Celsius fok) tartja testhőmérsékletét a külső hőmérséklet nagy ingadozásai ellenére. Ezen belső hőmérsékleti tartományon belül a szervezetnek egészséges működése érdekében kell megmaradnia. Súlyos szervkárosodáshoz vagy halálhoz vezethet a túl magas vagy túl alacsony testhőmérséklet.

A szervezet a hőtermelés és hőleadás kiegyenlítésével szabályozza saját hőmérsékletét. A hőtermelés egyik útja kémiai reakciókon (a metabolizmuson) keresztül történik, mely alatt leginkább a tápanyag energiává történő átalakulását értjük. Testmozgás alatt az izommunka során is hő termelődik. A szervezet a hő leadásával hűti magát, leginkább a hőkisugárzás és verejtékezés segítségével. A sugárzás a fő hőleadási eszköz, melynek során hő áramlik a melegebb terület felől a hidegebb felé, amennyiben a szervezet melegebb, mint a környezet. A verejtékezés pedig - melyben a verejtékmirigyek által termelt nedvesség párolog el, és hűti a bőrfelszínt - melegebb külső hőmérséklet esetén, illetve fizikai munka során jelenti a hőleadás fő útját. A magas páratartalom (a vízgőz jelenléte a levegőben) azonban lassítja a párolgást, csökkentve ezáltal a verejtékezés hatásosságát. Emiatt meleg és fülledt időben a hőleadás nehezítetté válik.

A hőártalmakat túlzott hőtermelés vagy elégtelen hőleadás okozza. A hőség okozta nagyfokú verejtékezés kimeríti a szervezet víz- és sótartalmát (az elektrolitokat), ami alacsony vérnyomáshoz és fájdalmas izom-összehúzódásokhoz vezethet. A víz- és sóveszteség mértékétől függ az, hogy a hőártalmak melyik fajtája jelenik meg. A hőgörcs enyhe vagy közepes vesztés eredménye, a hőkimerülés közepes vagy súlyos vesztés, míg a hőguta, mely a legsúlyosabb mind közül, általában súlyos veszteség következtében alakul ki.

Elégtelen hőleadás leggyakrabban meleg, nedves körülmények között fordul elő. Jó néhány tényező járul még hozzá a nem kellően hatékony hőleadáshoz. Nehéz, feszes, vízálló ruházat, mely nem képes ?lélegezni? (azaz nem képes a levegőt és nedvességet kellően átereszteni), meggátolja a verejték elpárolgását, így megakadályozza a bőrfelszín hűlését. Előnytelenül befolyásolják a verejtékezést bizonyos gyógyszerek, leggyakrabban az antipszihotikumok és az antikolinerg hatással bíró szerek; némely, a bőrt érintő betegség, mint a cisztás fibrózis, a szkleroderma, a pszoriázis és az ekcéma, valamint a súlyos leégés. A túlsúly szintén korlátozza a verejtékezést, mivel a nagyobb munkára bírt szívnek kevesebb a tartaléka, hogy a verejtékezéshez megfelelően növelje a kipumpált vér mennyiségét. Ráadásul a vastag zsírréteg lelassítja a belső szervek hőleadását, mely hozzájárul a tartós hőhatás okozta károsodásokhoz. Az alkohol a hőártalmakat megelőző, finoman szabályozott válaszreakciókba szól bele. Például az ittas egyén nem fog hűvösebb környezetet keresni magának, nem nyitja meg nehéz ruházatát vagy indítja be a légkondicionálót.

Túlzott hőtermelést leggyakrabban láz, pajzsmirigy túlműködés, extrém fizikai munka és némely stimulálószer, például kokain és amfetaminok okoznak. Kimerítő izommunka szándékosan vagy éppen bizonyos kóros állapotok miatt fordul elő, például görcsroham, nagyfokú izgatottság, alkohol- vagy gyógyszermegvonás során.

Megnő a hőártalom esélye, amikor a hőhatás hirtelen éri az egyént, például amikor forró nyári napon kisgyermeket hagynak a lezárt gépkocsiban. Ha valaki hosszú időn át van kitéve hőségnek és magas páratartalomnak, a szervezete fokozatosan alkalmazkodik, és képes lesz fenntartani a normális testhőmérsékletet. Ezt a folyamatot akklimatizációnak hívjuk. Az akklimatizáció fiatal és a fizikailag aktív emberekben sem történik gyorsabban, mint például idősekben, vagy fizikailag nem aktív egyénekben.