Pri zdravej srdcovej činnosti vychádza z určitého miesta srdca (nodus sinoatrialis) elektrický impulz, ktorý sa šíri jednotlivými časťami srdca a reguluje jeho správnu činnosť.
Pri atriálnej fibrilácii sa srdcové predsiene chaoticky chvejú. Namiesto toho, aby sa z predsiene vypumpovala krv do srdcovej komory, časť krvi ostáva v predsieni, stagnuje, môže sa vytvoriť krvná zrazenina (trombus).

Vzniknutá zrazenina (trombus) sa po čase môže uvoľniť a tlakom krvi je unášaná cievnym systémom ďalej a ďalej od srdca, až sa nakoniec vzhľadom na svoju veľkosť zasekne a upchá tepnu – vznik náhlej cievnej mozgovej príhody alebo infarktu myokardu. Pacienti so zistenou atriálnou fibriláciou srdca majú oproti ľuďom bez tejto arytmie  5 až 8 krát vyššie riziku vzniku náhlej cievnej mozgovej príhody. V prípade vzniku takejto príhody, majú títo pacienti až dvojnásobne vyššiu šancu, že takúto príhodu neprežijú.