Atriyal fibrilasyon tanım olarak atriyumların titreşimidir. Bu ritm bozukluğunda, atriyumların içinde aynı anda çok sayıda elektriksel aktivite farklı yönlere doğru hareket ederek tamamen düzensiz ve çok hızlı uyarılara neden olur. Bunun sonucunda atriyumların her noktasında çok hızlı ve düzensiz kasılmalar olur. Sonuç olarak atriyumlarda etkin bir kasılma yerine sadece etkisiz titreşimler meydana gelir. Bu durumda atriyoventriküler düğüm de bir uyarı bombardımanı altında kalmaktadır. Atriyal fibrilasyonda atriyoventriküler düğüme dakikada 400 ya da daha fazla sayıda uyarı gelir. Atriyoventriküler düğüm bunların önemli bir kısmının ventriküllere geçişini engeller ancak ventriküllere geçen uyarılar yine de hızlı ve tamamen düzensiz kalp atımlarına neden olur.

Tedavi edilmemiş atriyal fibrilasyon birçok açıdan kalp çalışmasını olumsuz yönde etkiler:

1. Kalp atışları (ventriküllerin kasılması) atriyal fibrilasyonda oldukça hızlıdır. Bu hızlı kasılmalar sırasında kanın ventriküllere doluşu yeterli olarak sağlanamaz ve vücuda pompalanan kan miktarında azalma olabilir.
2. Kalp atışları atriyal fibrilasyonda tamamen düzensizdir. Bu düzensizlik de kalp performansını düşürür.
3. Normal sinüs ritminde atriyumların kasılması kanın ventriküllere dolmasını sağlar. Etkili atriyum kasılmaları kalbin tüm performansının yaklaşık %20’sinden sorumludur. Atriyumlardaki bu etkin kasılmaların kaybolması da kalbin dakikada pompaladığı kan miktarında %20 oranında azalmaya neden olabilir.
4. Atriyumlarda etkili kasılmanın olmaması atriyumlar içindeki kanın hareketsiz kalmasına neden olur. Hareketsiz kalan kanda pıhtılaşmaya eğilim vardır. Bu nedenle atriyal fibrilasyonlu hastalarda kalpte pıhtı oluşumu ve bunun vücuda atılması (felç, damar tıkanmaları) sık görülen tehlikeli bir durumdur.