Kenaikan suhu tubuh dapat mengubah keseimbangan membran sel neuron dan menyebabkan lepas muatan listrik yang dapat menyebar ke sel-sel sekitar melalui neurotransmiter dan menyebabkan terjadinya kejang. Kejang demam yang berlangsung lama dapat menyebabkan hipoksia, edema otak, dan kerusakan sel-sel otak tertentu yang dapat menyebabkan terjadinya epilepsi di kemudian hari.