ร่างกายมีกลไกป้องกันไม่ให้สิ่งในกระเพาะอาหารไหลย้อนขึ้นโดยธรรมชาติ เริ่มตั้งแต่หูรูดหลอดอาหารส่วนล่าง (LES) ที่ปิดกันน้ำกรดน้ำย่อยไม่ให้ไหลย้อนเข้าไปในหลอดอาหาร, หลอดอาหารซึ่งบีบตัวจากบนลงล่างซึ่งกันไม่ให้เกิดการไหลย้อนขึ้น, และหูรูดหลอดอาหารส่วนบน โครงสร้างเหล่านี้ช่วยป้องกันสิ่งในกระเพาะอาหารรวมทั้งน้ำย่อยเพปซิน น้ำดี และฟองแก๊สไม่ให้ไหลขึ้นไปทำอันตรายต่อเยื่อบุหลอดอาหาร ลำคอ และกล่องเสียง ซึ่งอวัยวะเหล่านี้อยู่ติดกันรวมเป็นโครงสร้างที่เรียกว่าทางเดินอาหาร-ลมหายใจ คนไข้โรคนี้จะมีความผิดปกติของกลไกป้องกันดังกล่าว โดยมีทฤษฎีอธิบาย 2 อย่างดังต่อไปนี้[11]

• ทฤษฎีไหลย้อน - รวมความบกพร่องของหูรูดหลอดอาหารส่วนล่างซึ่งคลายตัวบ่อยกว่าปกติ จึงทำให้ของในกระเพาะไหลย้อนเข้าไปในหลอดอาหารได้ และความผิดปกติในการบีบตัวของหูรูดหลอดอาหารส่วนบนและหลอดอาหาร จึงทำให้น้ำกรดและน้ำย่อยไหลย้อนขึ้นไปถึงกล่องเสียงและคอได้
• ทฤษฎีรีเฟล็กซ์ - สิ่งที่ไหลย้อนไปกระตุ้นประสาทเวกัส ทำให้เกิดรีเฟล็กซ์คือหลอดลมหดเกร็ง จึงเกิดอาการไอเรื้อรังและอาการคล้ายโรคหืดตามมา