Pusing pernapasan dalam disebabkan oleh penurunan karbon dioksida dalam darah, yang menyebabkan alkalosis pernapasan. Setelah bernapas dalam, tubuh mengeluarkan lebih banyak karbon dioksida dan menghirup lebih banyak oksigen, menciptakan hiperoksaemia atau hipoksaemia, menyebabkan alkalosis pernapasan dan gejala pusing, panik, berkeringat, dan bahkan syok. Selain itu, pusing bernapas dalam-dalam juga harus dianggap sebagai lesi pembuluh darah otak. Beberapa pasien menderita stenosis pembuluh darah otak, terutama kabut asap di masa kanak-kanak, yang ditandai dengan kejang pembuluh darah otak selama bernapas dalam-dalam, seperti menangis, makan makanan panas, dan meniup balon, menyebabkan pasokan darah ke otak tidak mencukupi, sehingga menimbulkan gejala pusing saat bernapas dalam-dalam, disertai dengan gejala iskemia serebral seperti aphasia sementara, kelumpuhan ringan, dan mati rasa pada anggota badan. Jika Anda berada di daerah dataran tinggi, Anda tidak akan dapat menghirup oksigen yang cukup ketika Anda menarik napas dalam-dalam karena kekurangan oksigen, yang akan menyebabkan kekurangan oksigen ke otak dan menyebabkan pusing.