大脑异常放电通常是大脑神经元突发性异常过度放电，导致短暂的大脑功能障碍。引起大脑异常放电的原因有多种，比如脑部疾病就较为常见，像脑血管病，约有1/3的脑卒中患者在急性期会发生癫痫发作，尤其是缺血性卒中后3个月内发生率较高；还有颅脑肿瘤，肿瘤细胞的生长会影响周围脑组织的正常电活动，从而引发异常放电。
脑部结构异常方面
先天性脑发育异常： 如脑回畸形、灰质异位症等。这些先天性的结构异常会使得大脑神经元的分布和连接出现紊乱，从而容易导致异常放电。例如脑回畸形是大脑在发育过程中皮质发育异常，脑回数目减少、体积增大等，影响了正常的神经功能，进而引发大脑异常放电。颅脑外伤： 头部受到严重撞击等外伤后，可能会造成脑组织的损伤、出血等情况，使得局部神经元的正常功能受到影响，引发异常放电。一般中重度颅脑外伤后，癫痫的发生率可达20% - 50%。
代谢紊乱方面
低血糖： 当血糖水平过低时，大脑神经元的能量供应不足，会影响其正常的电活动，导致异常放电。正常人血糖低于2.8mmol/L时就可能出现交感神经兴奋和中枢神经症状，严重时会引发大脑异常放电相关的表现。电解质紊乱： 比如低血钙，血钙对维持神经肌肉的兴奋性有重要作用，低血钙时神经肌肉兴奋性增高，容易导致大脑神经元异常放电。血清钙低于2mmol/L时就可能出现手足抽搐等症状，同时也可能伴随大脑异常放电的情况。
遗传因素方面
家族遗传性癫痫： 有些癫痫具有明显的遗传倾向，如果家族中有癫痫患者，那么后代发生大脑异常放电导致癫痫的风险会增加。研究表明，特发性癫痫的近亲患病率为2% - 6%，明显高于一般人群的0.5% - 1%。基因缺陷： 某些特定的基因缺陷会影响大脑神经元的离子通道功能等，使得神经元容易出现异常放电。例如钠离子通道病相关的基因缺陷，会导致钠离子通道功能异常，引起神经元的异常兴奋，从而引发大脑异常放电。