易患因素
在焦慮障礙中，遺傳是一個重要的易患因素。據研究，在單卵雙生子（MZ）中所有焦慮障礙的發病一致性較雙卵雙生子（DZ）高。但大多數的研究沒有發現遺傳在各個焦慮障礙的發病有差別，因此在泛化性焦慮癥中遺傳的具體作用并不清楚。
通常被認為是泛化性焦慮癥的易患因素之一，然而目前尚無確切的證據。焦慮是兒童常見的情緒障礙，然而大多數的焦慮兒童能長成健康人，而焦慮的成人也并非都來自于焦慮的兒童。
焦慮性人格與焦慮障礙相關，但其他的人格特征也可妨礙其對應激事件的有效應對。
促發因素
泛化性焦慮癥的發生常和生活應激事件相關，特別是有威脅性的事件如人際關系問題、軀體疾病以及工作問題。
持續因素
生活應激事件的持續存在可導致泛化性焦慮癥的慢性化；同時思維方式也可使癥狀頑固化，如害怕他人注意到自身的焦慮，或者擔心焦慮會影響其工作表現。類似的擔心會產生惡性循環，使癥狀嚴重而頑固。
研究
正常受驗者的功能影像研究提示焦慮主要是腦血流和代謝的增加，但在過度換氣和血管緊張性升高導致血管收縮時，則為腦血流量下降誘發焦慮。因此，焦慮狀態下的腦血流變化并非是直線樣的而是呈“U”形曲線型變化。多數腦電圖研究發現在正常焦慮和神經癥性焦慮患者中存在α波活動的降低、α波頻率的增加，以及β波活動的增加。另外，在焦慮狀態中還觀察到δ、θ和慢α形式的慢波活動。
影響血和腦電圖研究提示，額葉右側的皮質可能在對焦慮等負性情緒的感知和反應中扮演較為重要的作用，Davion在正常志愿者中發現額葉的左前區比右前區對經典條件反射的厭惡反應消退更快，并且對防御反射抑制更為有效。Carter發現擔憂-焦慮的認知表現與整個皮質的高度活動有關，左半球尤甚。擔憂不僅是焦慮的一種表現，而且可以通過言語和邏輯推理來減輕，以此可以解釋左半球的高活動作用。
高警覺性在焦慮中扮演重要角色，它可以導致喚醒和失眠。中度喚醒可以提高注意，并因此改善行為表現。而高度喚醒則增強了條件反射，引起復雜的學習和行為表現失常。焦慮的人睡眠淺而少，各種睡眠障礙皆可見于焦慮患者，但一般來說，主要為睡眠潛伏時間的延長（睡眠時間減少）、慢波睡眠減少、易喚醒和醒來次數增加。
喚醒水平在很大程度上是受到腦干的控制，它在焦慮的生物學方面有著重要的作用。其中包括去甲腎上腺上腺上腺素能藍斑核、5-HT能中縫核和旁巨細胞核。焦慮的早期生物學理論認為藍斑核在焦慮發生中起核心作用。育亨賓（α-2去甲腎上腺上腺上腺素自主受體拮抗劑），能夠增加藍斑核的活動和誘發焦慮。可樂定（α-受體的激動劑）能夠降低藍斑核的活動和減輕焦慮。其他藥物的抗焦慮作用也能降低藍斑核的活動，如苯二氮卓類和阿片類。
一些研究者過分簡單地將焦慮與喚醒相等同，并且從強度和趨避沖突的角度來描述所有的行為。喚醒不應等同于焦慮，因為喚醒水平的升高同時伴有正性和負性情感反應。焦慮是一種喚醒水平的升高，它伴有負性的情感特點。然而相對于腦干核而言，情感特性的產生更有可能是來自于邊緣系統和額葉前部。
邊緣系統由杏仁核、海馬、隔核和下丘腦組成，它可能是主司情緒的位點。在學習和記憶中也扮演著重要角色。Gray根據動物研究的數據建立了一個理論，認為隔海馬系統對焦慮具有核心作用。即該系統對焦慮的誘導和調節都很重要，它通過去甲腎上腺上腺上腺素和5-HT的輸入產生效應。來自額葉前部和腦皮質扣帶區的刺激向隔海馬系統提供信息而產生對期望事件的預測，然后這些預測又與真實事件互相比較。厭惡事件或內源性預測與事件的失協可以激活一個假定的行為抑制系統來對喚醒、注意和焦慮做出反應。但LeDoux發現杏仁核比海馬可能更多地參與恐懼反應，即杏仁核與情緒性（包括焦慮相關的）記憶的獲得有關。如有研究發現，手術切除杏仁核的患者可以確認面容，但無法識別所表達的情緒。
右側額葉前部皮質比左側更多地從事情緒反應，左側額葉前部皮質專司語言和文字，按順序處理信息，并且抑制杏仁核的作用。腦電圖和影像學研究提示至少當知覺成分存在時，焦慮可以激活右側額葉前部的皮質。最近的研究提示小腦參與了額葉的功能，并調節焦慮反應。在動物實驗中可以觀察到中層小腦損傷后恐懼反應消失、侵犯性行為減少。在影像學研究中，焦慮狀態和強迫障礙的患者有小腦蚓部和蚓旁部代謝活動的增加。
目前研究發現，神經系統中存在各種神經遞質，其中苯二氮卓-GABA能、去甲腎上腺上腺上腺素和5-HT神經遞質系統和促腎上腺皮質激素釋放激素通路與焦慮的生物學直接有關。這些遞質不僅在焦慮的發生、維持和消除中有重要的意義，而且通過神經內分泌反應可以引起一定的生理變化。通過這些生理變化對焦慮這種情緒產生一定的作用，從而改變焦慮對個體的影響。