Bezpośrednią przyczyną dolegliwości jest nadwrażliwość błędnika - znajdującego się w uchu wewnętrznym narządu odpowiedzialnego za utrzymanie równowagi. Jego czynność polega na dostarczaniu do mózgu informacji o zmianach położenia ciała.

U osób predysponowanych do choroby lokomocyjnej, nadmiar bodźców, występujący zwłaszcza przy podróży związanej z kołysaniem (rytmiczne unoszenie się i opadanie), powoduje "chaos informacyjny". Dodatkowym czynnikiem są bodźce wzrokowe (szybkie przesuwanie się obrazów za oknem). Mózg bombardowany nadmiarem bodźców reaguje nudnościami, wymiotami oraz zaburzeniami równowagi. Pacjenci z chorobą lokomocyjną zgłaszają też często uczucie szybkiego bicia serca, ślinotok, wzmożone pocenie się oraz znaczne osłabienie.

Należy podkreślić, że choroba lokomocyjna nie jest spowodowana żadnym uszkodzeniem błędnika, nie jest też "chorobą" w ścisłym sensie tego słowa.

Poruszanie się statkiem morskim lub samolotem nie jest naturalnym sposobem poruszania się człowieka. Z punktu widzenia ewolucji i biologii nasz mózg i błędnik nie są przystosowane do takich bodźców, tak więc objawy występujące w czasie podróży samochodem, statkiem, czy samolotem są zrozumiałe i naturalne. Oczywiście u osób szczególnie nadwrażliwych należy stosować środki zapobiegawcze, tak, aby umożliwić komfortowe odbycie nieuniknionych podróży.