A szén-dioxid alacsony szintje a hiperventilláció során élettani változások széles skáláját indítja be, amelyek közül sokat még nem teljesen értünk. Ez befolyásolja a test számos sejtjének, különösen az idegrendszernek az aktivitását. A szén-dioxid általános szintjének enyhe csökkenése stimulálja az idegsejteket, amelyek azután a testet cselekvésre ösztönzik.

Növekszik az izomfeszültség, fokozódik az érzékenység, csökken a fájdalomküszöb és a vérben nő az adrenalin szintje, mert a „harcolj vagy menekülj” mechanizmus kapcsol be. Mivel azonban a szén-dioxid szintje még tovább esik, a sejtek tejsavat termelnek a lúgosság csökkentése érdekében, és a pH egyensúly fenntartása miatt, és ezt az anyagcserénk megszenvedi. Fáradtság és kimerültség következik be. Az idegsejtek kezdeti stimulálása, amelyet a hiperventilláció – túl légzés –  vált ki, bizsergő érzést, zsibbadást, érzékvesztést és bizonyos esetekben görcsöket okozhatnak.

A simaizmot alkotó sejteket az alacsony szén-dioxid szintje szintén stimulálja. Ennek hatására az erek összehúzódnak, ideértve a szívet és az agyat kiszolgáló ereket is. A szív erősen dobogni kezdhet, néhány ütést kihagyhat, magas pulzust vagy anginás fájdalmat/görcsöt okozhat. Az agy akár 50% -kal kevesebb oxigént kaphat, és mivel a veséknek biztosítania kell a normál állapotot, ez szédüléshez, ájuláshoz, szemkáprázáshoz, cső-látáshoz vezet, kognitív zavarokhoz vezet.

Az alacsony szén-dioxid szintén kémiai változásokat okozhat a hízósejtek membránjaiban, ami egyfajta fehérvérsejt, amely jelentős szerepet játszik az immunrendszerben. Ez serkenti a sejteket a hisztamin és más vegyi anyagok felszabadítására, amelyek megerősíthetik a már folyamatban lévő változásokat, például az erek összehúzódását.

A szén-dioxid elősegíti a helyes pH-7,4-érték fenntartását a testben. De ha a szén-dioxid szintje csökken a vérben és más testfolyadékokban, akkor a szén-dioxid molekulák távoznak a sejtekből, hogy helyettesítsék azt és helyreállítsák a vér pH értékét. A sejtek ezután lúgosabbak lesznek, mint normálisan, és őrült aktivitásra ösztönözhetik őket.

Az egyik módja annak, hogy a test megpróbálja korrigálni a felesleges lúgosságot, hogy negatív töltésű bikarbonát-ionokat ürítsen a vizeletbe. Ezeket a vér gyenge szénsavjából veszi ki, és eltávolításuk során pozitív töltésű hidrogénionok maradnak a vérben, ezáltal savasabbá válnak.

De ez más problémákat is okozhat, mivel a veséknek gondoskodniuk kell az ürített vizelet ion egyensúlyáról. Ennek során a pozitív töltésű ionokat a bikarbonáttal együtt ürítik ki. Len McEwen szerint ezek elsősorban a belső sejtek magnézium-ionjai, ahol a test magnéziumának kétharmadát tartják fenn. A sejteknek ugyanakkor fenn kell tartaniuk a megfelelő ion egyensúlyukat, és ha kevés a magnézium, akkor behúzhatnak vagy előállíthatnak pozitív hidrogénionokat.

Itt merül fel a probléma, mivel a sejtek a savasságot hidrogén jelenléte vagy hiánya alapján ítélik meg. Ha a membrán belsejében túl sok hidrogén van, akkor ezt túlzott savasságnak tekintik, annak ellenére, hogy a környezete túl lúgos. Ezek a sejtek ezért arra késztetik a testet, hogy még tovább fokozza hiperventilláción keresztül a lúgosságot.

Ilyen módon az alacsony magnéziumszint és a hiperventiláció együtt olyan visszacsatolási hurkot képezhet, amely határozatlan ideig megőrzi a helyzetet. McEwan szerint minden hiperventilációs betegben alacsony magnéziumszintet talált a sejtekben, és azt állítja, hogy az állapotukon már azzal is javíthat, ha magnézium-kiegészítőt ad nekik.