藥物反應發生的機理頗為複雜，有變態反應性，亦有非變態反應性或其他特殊機制。
(一)變態反應 大多數藥疹發生與此有關。其主要依據是：①幾乎均發生藥理學所允許的用量下;②有一定的潛伏期;③患者僅對某種或某類藥物過敏，具有高度特異性;④對某種藥物已經致敏者，若再次用同樣藥物，即使微量，常導致藥疹復發;⑤應用與致敏藥物結構相近的藥物可出現交叉過敏;⑥用致敏藥物作皮試，可獲陽性結果;⑦少數藥物所致的以Ⅰ型反應為主的藥疹可作短時間脫敏;⑧抗過敏藥物，特別是皮質類固醇治療常見顯效。
化學性藥物多屬半抗原，在進入體內後必須先與組織中某些蛋白質組分作共價結合成為全抗原(半抗原-載體複合物)才開始發揮作用。藥物抗原性的強弱與其其本身的化學結構有關，一般認為高分子量的或具苯核或嘧啶核的藥物，其抗原性較強，如青黴素G及其衍生物、多聚體、長效磺胺、苯巴比妥、複方阿司匹林等所引起的藥疹就比較多見;而抗原性弱或不具抗原性的藥物，如氯化鉀、碳氫鈉等則很少引起或不引起藥疹。
變應性藥物反應的類型不一，它可以Ⅰ至Ⅳ型任何一型表現出來，有時在同一患者可以兼有兩種以類型反應。
(二)非變態反應及其他
1.毒性作用 多由於用量過大所致，如大劑量巴比妥類安眠藥物引起的中樞神經抑制;氮芥、白血寧等引起的骨髓抑制或肝損害;農藥1059、1605吸收引起的中毒反應等。
2.藥理作用 如抗組胺藥物引起的嗜睡;皮質類固醇引起的欣快感;菸酸引起的面部潮紅等。
3.光感作用 服用氯丙嗪、磺胺藥後，再受日光照射，可引起主要發生暴露部位的皮炎。按其發生機理又可有光變應性和光毒性反應兩種。
4.酶系統的擾亂 如大侖丁可通過干擾葉酸鹽的吸收和代謝，引起口腔潰瘍;13-順維生素A酸可改變脂質代謝引起黃瘤;異菸肼可影響維生素B6代謝而引起多發性神經炎。
5.沉積作用 藥物或其產物沉積於特殊組織中引起的反應，如鉍、汞、銀、鉛等重金屬鹽沉積於齒齦，砷劑沉積於皮膚(色素沉著、角化)，及阿的平引起的皮膚髮黃等。
6.特殊的局部刺激作用 如阿司匹林可直接腐蝕胃粘膜，引起胃出血、胃潰瘍;磺胺結晶阻塞腎小管、腎盂和輸管，引起尿痛、血尿、尿少甚至尿閉等。
7.菌群失調 人體內的正常菌群，在多年共同進化過程中能相互適宜，一些菌群能抑制另一些菌群過度繁殖，某些菌群尚能合成維生素B族和維生素K，供機體健康需要。總之，微生物與微生物之間，微生物與機體間均達到矛盾的統一。但如果長期或大量應用抗生素、皮質固醇或免疫抑制劑，可擾亂這些平衡。如廣譜抗生素的應用常可導致條件致病菌的感染。
8.致畸、致癌作用 某些藥物長期應用後可能有致畸、致癌作用，如沙利度胺(thalidomide)及維A酸(tretinon)等。
(三)影響因素 除上述作為直接致病因素的藥物本身及其可能的致病機制外，以下幾方面的因素在藥物反應的發生、發展中也往往直到一定作用。
1.用藥情況
⑴濫用：多數是由於醫師用藥原則掌握不嚴，隨意投藥。還有一部分是由於患者一知半解地應用自備藥物或自購藥物服用而引起藥物反應。
⑵錯用：醫生開錯處方，或藥房發錯藥，抑或患者錯服藥物，當然這些都屬偶然事件。
⑶服藥自殺：這是極少見現象。
⑷用藥劑量：用藥劑量過大，可引起嚴重甚至死亡。但有時正常劑量也可出現藥物反應，這與不同個體對藥物的吸收、代謝和排洩速度不同有關，特別是老年患者更應密切注意。
⑸用藥療程;急性病症，用藥時間一般不長，即使所用藥物毒性較強，其危害性也可能較少。但慢性病症，特別象癌腫患者，所用抗癌藥物療程較長，往往發生藥物的積蓄作用，產生毒性產生。當然，也有些藥物如安眠藥、鎮靜劑等，在長期重複應用搬弄是非，可引起藥癮作用。
⑹用藥種類過多：對於有過敏體制的有，一般用藥種類越多，發生反應的機會亦越多。這可能是由於藥物之間的交叉反應，或協同作用所致。
⑺用藥途徑：一般認為藥物通過注射比口服較易引起反應。外用抗原性強的藥膏，如磺胺、四環素軟膏等吸收後藥物反應的姓率亦遠高於口服者。外用硼酸溶液溼敷因藥物吸收過量引起嬰兒死亡的事例早有報告。孕婦或哺乳期婦女服用的藥物，可進入胎兒或嬰兒體內引起反應。
⑻交叉過敏：很多在結構上有共同之處的藥物，例如含有共同“苯胺”核心的磺胺藥、普照魯卡因、對氨水楊酸等均可引起相同的反應，稱之為交叉過敏。這種反應在第一次用藥10小時左右即可發生，而不需要經過4～5日以上的潛伏期。
⑼重用致敏藥物：如患者對某一種藥物已發生過敏而以後再重複應用可發生更為嚴重的反應。致敏藥物的重用通常是由於：①醫生的疏忽，未了解患者過去的藥物反應史;②患者未主動告訴醫生他的藥物過敏史;③用了可發生交叉過敏的藥物;④個別處於高敏狀態的藥疹患者，容易對本來不敏感的藥物發生過敏反應。
⑽注射器不潔：不潔的注射器、針頭、針筒、藥瓶、皮管等均可能由於將某些致熱原帶入體內引起不良反應。
