Normalt starter hjertets elektriske signaler i sinoatrial node (SA node), som er en liten klynge av celler i høyre atrium (øvre hjertekammer). Disse elektriske signalene går gjennom den atrioventrikulære noden (AV-noden), som er en annen liten klynge av celler som ligger mellom atriene og ventriklene (nedre hjertekamre). AV-knuten forsinker signalene litt for å sikre at atriene trekker seg helt sammen før ventriklene gjør det. Signalene går deretter gjennom bunten av His- og Purkinje-fibrene, som er et nettverk av fibre som sprer signalene gjennom ventriklene, og får dem til å trekke seg sammen.
I Afib er de elektriske signalene i atriene kaotiske og uorganiserte. Dette kan føre til at atriene trekker seg sammen uregelmessig og ikke synkronisert med ventriklene, noe som resulterer i uregelmessig hjerterytme. Ventriklene kan også trekke seg sammen for fort, for sakte eller med ujevne mellomrom.