百草枯引起心脏损伤的机制目前尚不清楚。百草枯口服进入体内后主要集中在肺及骨骼肌中，心肌分布极少，因此通常只有摄入大剂量百草枯才出现心肌损伤。百草枯及其代谢产物对心肌细胞有直接损伤作用，可能与以下因素有关：①百草枯中毒后，在体内生成大量的活性氧自由基，可引起心脏细胞膜脂质过氧化，造成器官功能损害，组织缺氧；②百草枯有强烈的刺激和腐蚀作用，可造成机体一系列应激反应及全身炎症反应综合征（SIRS），严重的缺氧和高代谢造成心肌损伤。此外，百草枯中毒致肺纤维化，导致机体缺氧，心肌缺氧可降低心肌的舒缩功能，甚至使心肌发生变性坏死。百草枯在患者心肌中快速聚集并引发中毒性心肌损伤是导致猝死的原因之一。