主要發生高山症的原因是因為氧氣不足，也就是缺氧所造成的一連串身體的不適反應。而造成這現象的根源問題則主要發生在環境與人體的相互作用反應無法適應所致。
血氧不足所造成高山症
大約在海平面附近的平地的空氣壓力大約為1個大氣壓，也就是760 mmHg的水銀柱壓力，在這樣的高度高度下我們人體可吸入的氧氣壓力為149 mmHg，通過肺部交換進入到我們血液中的動脈氧氣分壓為94 mmHg，如果是正常健康的人這時的血氧濃度應該是95％到99％左右。可是當我們很快地進入到海拔達3000米之時，這時大氣的壓力就降低到523 mmHg水銀柱，雖然氧氣的比例仍舊是佔空氣中的21％，可是因為氣壓稀薄成原的68％左右，導致在三毫米高度時的氧氣壓力減少到100 mmHg，而氧氣濃度則變成了約14.28％，這造成動脈的氧氣飽和度降到85％以下。試想當我們全身細胞所依賴的氧氣供應從原本的99％降低到85％整整少了約14％的濃度時，身體就會開始發出警訊和會進行緊急的調整，這些調整和警訊的結果就是高山症的發生原因。
無氧代謝下的缺氧高山症
我們身體細胞的運作以及生命的維持主要得食物，水，和氧氣這三大物質，當食物分解到最後成為葡萄糖分子之際，將被運送到身體各個細胞使用，這時細胞就以這三項物質進行所謂的有氧代謝作用，一個葡萄糖可生產38個能量單位（ATP）。但是若是沒有氧氣供應，細胞的有氧代謝循環就得被迫停止，從而轉變成所謂的無氧代謝循環，這時一個葡萄糖就只能生產2個能量ATP單位。這相差達19倍或36個的能量差異，將是許多疾病的開端源頭。更可怕的是，當突然又長期達幾天的時間中，身體都得只能得到少15％-20％的氧氣濃度時，轉化成身體的能量代謝之後，就會發現整個人的能量突然間少了2.85至3.8倍，這也是有人在高山上時會虛弱疲倦不堪，體力比平地明顯的差勁許多的高山症現象的根本原因！
高山症的第一症兆：頭痛
所謂【生命總會自己找尋出路】，在我們的體內也一樣！當身體整體少了3到4倍的總能量時，為了保護身體最重要的器官及試圖多嘗試更多的氧氣機會，在這緊急缺氧的時候，首先必須讓身體最重要的大腦和心臟保持一定的能量供應，同時也必須要求肺臟加快它的運作速度。於是大腦的血管急速的擴大，原本在血管和神經之間非常緊密這個現象雖然可以讓大腦保持應有的血氧供給，卻讓擴大的血管觸及和大腦的三叉神經，而產生強烈的頭痛問題，這也是許許多多的高山登山者及高原地區的遊客大部分人會遇上的第一件高山症的來龍去脈。
高山症產生的腦水腫
緊接著過大的血壓及血流在大腦內發生時，前面說過的血腦屏障正處以打開鬆脫的狀態下，水分很容易的就滲透到大腦內部，於是腦壓突然的就攀升飆高，於是這就讓原本緊密的大腦神經細胞受到壓迫，神經的傳遞開始不正常，腦核裡的腦下垂體分泌的賀爾蒙素也開始發生干擾，從而使形成昏迷，暈眩，嘔吐，及情緒低落或者沒有食慾的高原反應現象。
高山症產生的肺高壓
同時間，由於肺部需要加強作用於更多的氧氣進入血液，因此除了讓心臟加速跳動吃力的輸出血液到肺部之外，肺部的血管也將變得收縮以加強肺部血壓，並讓肺部微血管的通透性變大，這樣可讓血流速度增快增強，以使同一時間中獲得更多的血氧交換。只是這樣的反應讓水分大量的進入到肺部之中，於是形成了高山症初期常見的咳嗽，呼吸困難，喘息，多痰等高原反應現象。