Bằng những nghiên cứu và thử nghiệm khoa học, người ta thấy đa phần nguyên nhân gây ra viêm đường hô hấp trên là các virus. Ngoài ra chúng ta có thể gặp các nguyên nhân khác như vi khuẩn, nấm, bụi, khí độc.

Có thể kể ra đây một số loại vi rút điển hình như: virus Rhino, Corona, Á cúm Parainfluenza, Adeno, virus hô hấp hợp bào RSV. Một số loại vi khuẩn cũng thường gặp trong bệnh viêm đường hô hấp trên là liên cầu khuẩn tan máu nhóm A, phế cầu khuẩn, Haemophilus influenzae,… Ngoài vi khuẩn còn có loại vi nấm như Candida albicans cũng hay gặp gây bệnh ở đường hô hấp trên, điển hình nhất là bệnh tưa lưỡi.

Nhóm virus trên gây bệnh bằng cách cư trú ở chất nhầy niêm mạc mũi họng. Chúng sẽ nằm ở đó, xâm nhập vào tế bào niêm mạc, nhân bản rồi phá huỷ tế bào và lây lan sang tế bào bên cạnh.

Cơ thể sẽ kháng cự lại với các kháng thể IgA sẵn có và đội quân bạch cầu bảo vệ. Thông thường sẽ có một vài tế bào niêm mạc hô hấp bị tổn thương và bị virus phá huỷ nhưng sau khoảng 2 tuần lớp tế bào mới lại mọc lên và đẩy lùi virus.

Nhưng trong một số trường hợp, cơ thể tiêu diệt không hiệu quả, virus từ đường hô hấp trên sẽ nhân bản và xâm nhập xuống tận đường hô hấp dưới và vào máu gây nhiều bệnh biến thể khác.

Trong trường hợp căn nguyên do vi khuẩn thì ít khi vi khuẩn gây bệnh một mình mà chúng thường được khởi phát bằng sự nhiễm và gây viêm của một loại virus trước đó. Tỷ lệ cao thuộc về liên cầu khuẩn tan máu nhóm A. Đây là vi khuẩn hàng đầu gây biến chứng viêm cầu thận cấp ở trẻ em từ một viêm họng thông thường.