พยาธิสรีรวิทยาของ IBS ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2493 เป็นต้นมา มีการเสนอทฤษฎีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับสาเหตุของ IBS ซึ่งทฤษฎีที่สำคัญที่สุดมีดังนี้ การตอบสนองที่เปลี่ยนแปลงของวงจรความเค้นทั่วไป ลำไส้แปรปรวน อะมิกดาลาที่อยู่ในระบบประสาทส่วนกลางเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นโครงสร้างสำคัญที่ทำหน้าที่ตอบสนองต่อความวิตกกังวล ศูนย์นี้เปิดใช้งานแกน hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) และระบบอัตโนมัติเมื่อผู้ป่วยพบว่าตัวเองอยู่ในสถานการณ์วิตกกังวล ความวิตกกังวลเรื้อรังเพิ่มกิจกรรมของอะมิกลาลาลาซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของแกน HPA ซึ่งจะทำให้เกิดภาวะปวดเกินในอวัยวะภายในในที่สุด ความไวต่ออวัยวะภายในถือเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดอาการใน IBS และได้รับการแสดงแล้วว่ามีบทบาทสำคัญในพยาธิ