疲劳性心绞痛是由于心肌耗氧量暂时增加，超过狭窄的冠状动脉供氧能力（如体育活动、情绪激动、寒冷、暴饮暴食等）。发生是由于心肌缺氧引起的代谢物的积累，这些物质刺激心脏局部交感神经末梢，住所从下颈和上胸交感神经节和相应的脊髓段到大脑在相应脊髓分布的皮肤区域不适，其性质往往不是疼痛，而是抑郁或收缩。因此，心绞痛是由心肌缺血引起的反射性症状。
机械刺激心脏不会引起疼痛，但心肌缺血和缺氧会引起疼痛。当冠状动脉供血与心肌需血发生矛盾时，冠状动脉血流不能满足心肌代谢的需要，导致心肌急剧、暂时性缺血和缺氧，即心绞痛。
心肌氧消耗量由心肌张力、心肌收缩强度和心率决定，因此常用“心率×收缩压”(即二重乘积)作为估计心肌氧耗的指标。心肌能量的产生需要大量的氧气供应。心肌细胞血氧含量的65％～75身体其他组织只摄入10％～25％。因此，心肌通常对血液中氧气的吸收接近最大。当氧气供应再次需要增加时，很难从血液中吸收更多的氧气。它只能依靠增加冠状动脉的血流来提供。正常情况下，冠状动脉循环储备力大，血流量随身体生理状况而显著变化；在剧烈的体力活动中，冠状动脉适当扩张，血流量可增加到休息时6～7倍。严重贫血患者，虽然心肌供血量没有减少，但心绞痛是由于红细胞血液携氧量不足而引起的。
在大多数情况下，疲劳引起的心绞痛通常是相同的“心率×收缩压”发生在值的水平上。
