心力衰竭的发病机制较为复杂，目前尚未完全阐明，无论是不同原因引起的心力衰竭，还是心力衰竭的不同发展阶段，其基本机制是心脏收缩和 / 或舒张功能障碍，导致心脏的射血不能满足机体的需要，其发生机制如下：
心肌收缩性减弱
原发或继发的心肌收缩性（ myocardial contractility ）下降，是绝大多数心力衰竭发生的基础，其直接后果是心输出量减少。引起心肌收缩性减弱的发生机制：
（一）、心肌细胞数量减少
心肌收缩性下降与心肌细胞数量减少及心肌细胞功能密切相关，心肌细胞数量减少主要见于两种形式即：心肌细胞坏死（ necrosis ）和心肌细胞凋亡。
1．心肌细胞坏死 心肌细胞坏死的原因很多，主要见于：
①缺血、缺氧：可见于急性心肌梗塞、心脏负荷增加、心肌肥大及心肌间质网络重建、休克、心率加快等引起心肌缺血、缺氧和心肌耗氧量增加。
②生物性因素：如病毒、细菌及其毒素所致心肌炎，可导致心肌细胞坏死。
③体液因子：如 Ang Ⅱ、高浓度 NE 可直接通过毒性作用导致心肌细胞坏死， TNF-α 也可导致心肌细胞坏死。
当心肌细胞坏死后，利用电镜和组织化学方法可发现心肌细胞线粒体肿胀，嵴断裂和氧化－磷酸化酶的活性下降，在坏死灶周围出现中性粒细胞和巨噬细胞的浸润。坏死细胞由于溶酶体破裂，大量溶酶，特别是蛋白水解酶释放引起细胞自溶，心肌功能严重受损。
2．心肌细胞凋亡
在心力衰竭发生、发展中出现的许多病理因素如：氧化应激、心脏负荷增加、细胞因子、缺血缺氧、神经 - 内分泌失调等都可诱导心肌细胞凋亡。对来自心力衰竭病人心肌标本的研究也证实，心肌凋亡指数（ apoptosis index ）高达 35.5% ，（发生凋亡的细胞核数 / 每 100 个细胞核），而对照仅为 0.2%~0.4% 。 心力衰竭引起心肌细胞凋亡的因素有：
(1) 氧化应激：在心力衰竭发生、发展过程中，由于氧自由基生成过多和 / 或抗氧化能力下降导致氧化应激的发生，引起心肌细胞凋亡。
(2) 细胞因子：细胞因子产生增多，如 TNF-α 、 IL-6 干扰素等，其中最重要的是 TNF-α ， TNF-α 负性肌力作用可通过自由基的生成来诱导心肌细胞的凋亡。
(3) 线粒体功能异常：心力衰竭时由于缺氧，能量代谢紊乱，线粒体跨膜电位下降，线粒体膜通透性增大，细胞凋亡启动因子如：细胞色素 C 、凋亡蛋白酶激活因子和凋亡诱导因子等从线粒体内释放出来引起细胞凋亡。
（二）、心肌能量代谢障碍
心肌能量代谢过程包括能量生成、储存和利用三个阶段，以上任何一个环节发生障碍，都可影响心肌的收缩性，而以能量生成和利用障碍最为重要。
1．能量生成障碍 缺血、缺氧、贫血可引起有氧氧化障碍而使 ATP 生成减少， VitB 1 缺乏导致丙酮酸氧化脱羧障碍，不能使乙酰辅酶 A 进入三羧酸循环，使 ATP 生成减少。此外，在心肌肥大过程中，一方面由于心肌毛细血管与心肌纤维间的血氧弥散距离增大，导致供氧障碍，另一方面线粒体所占肥大心肌细胞比例下降，能量产生减少。在分子水平上，心肌改建过程中出现的磷酸肌酸激酶（ creatine phosphate kinase, CPK ）同工型转换及胎儿型 CPK 增多，导致氧化磷酸化受限， ATP 生成减少。
2．能量利用障碍 肌球蛋白头部 ATP 酶的活性是决定心肌收缩速率的内在因素，而 ATP 必须经过该酶的水解方可向心肌收缩供能。心肌在由肥大转向失代偿过程中， ATP 并未减少，但由于肌球蛋白 ATP 酶的活性下降，使供肌丝滑行的机械能减少。关于肌球蛋白 ATP 酶活性下降的原因，目前认为与肌球蛋白 ATP 酶的同工酶有关，在心肌肥大中， ATP 同工酶由 V 1 占优势逐渐向 V 3 占优势转化，因而 ATP 酶活性降低，心肌能量利用减少，心肌收缩力下降。
心肌能量代谢障碍有的是引起心肌收缩力下降的原因，有的是心力衰竭的后果，然而一旦出现能量代谢障碍，势必加重心力衰竭的发生、发展。
（三）、兴奋 - 收缩耦联障碍
1．肌浆网摄取、储存和释放 Ca2+ 障碍
在生理条件下，肌浆网通过对 Ca2+ 的摄取、储存和释放三个环节调节细胞内 Ca2+ 浓度，影响兴奋 - 收缩耦联过程，当上述任一环节发生障碍，都将影响兴奋 - 收缩耦联过程，而使心肌收缩力下降。
(1) 肌浆网摄取 Ca2+ 能力下降：心肌复极化时，肌浆网通过 Ca2+ 泵（ Ca2+ -Mg 2+ -ATP 酶）将胞浆中的 Ca2+ 摄取入肌浆网。当心肌缺血、缺氧， ATP 供能减少，肌浆网 Ca2+ 泵活性减弱以及 Ca2+ 泵本身酶蛋白含量的减少，均可导致肌浆网从胞浆中摄取 Ca2+ 能力下降。肌浆网摄取 Ca2+ 能力下降的后果是心肌舒张时，肌浆网不能迅速从胞浆中摄回 Ca2+ ，使胞浆 Ca2+ 处于高于舒张阈值的水平，导致收缩后的心肌不能充分舒张影响心室的充盈。
(2) 肌浆网对 Ca2+ 的储存量下降：心室舒张时通过 Ca2+ 泵摄入肌浆网中的钙以结合钙形式被储存于肌浆网中，心力衰竭时由于肌浆网摄取 Ca2+ 的减少，从而储存的钙减少，导致心肌舒张时，由肌浆网向胞浆中释放的 Ca2+ 减少而影响心肌的收缩性。同时，由于肌浆网对 Ca2+ 的摄取减少，线粒体对 Ca2+ 的摄取增多，影响线粒体内钙的稳态，当线粒体内 Ca2+ 超载时，使线粒体功能受损。
(3) 肌浆网对 Ca2+ 的释放减少：生理情况下，心肌收缩时，胞浆中的 Ca2+ 浓度必须达到“收缩阈值”（ 10 － 5 mol/L ），其中大部分来自肌浆网的释放。当心力衰竭时，很多因素可使肌浆网对钙的释放减少，从而影响心肌的收缩。例如：当 Ca2+ 泵功能降低时，肌浆网对 Ca2+ 的摄取、储存减少，故心肌收缩时释放的 Ca2+ 减少；肌浆网释放 Ca2+ 通道（ RyR-ryanodine 受体）减少，使肌浆网对 Ca2+ 的释放减少；酸中毒时， Ca2+ 与肌浆网中钙储存蛋白结合牢固，不易解离，使肌浆网对 Ca2+ 的释放减少；当某些激素与细胞膜受体结合可使磷脂酰肌醇转变为三磷酸肌醇（ IP 3 ）， IP 3 与肌浆网上受体结合，促进 Ca2+ 的释放，但在某些病因作用下，细胞膜受体减少时，肌浆网释放的 Ca2+ 减少。
2．胞外的 Ca2+ 内流障碍
Ca2+ 通道内流障碍： Ca2+ 通道为一内膜糖蛋白，它参与心肌细胞跨膜离子流和细胞功能的调节，心肌细胞膜上的钙通道有电压依赖性钙通道（ voltage dependent Ca2+ channel, VDC ）和受体操纵型钙通道（ receptor operated Ca2+ channel,ROC ）。 VDC 的开放与膜电位有关，在膜去极化时，膜电位达到一定程度，通道开放，胞外 Ca2+ 跨细胞膜流入细胞内；复极化时膜电位变负，通道关闭， Ca2+ 跨细胞膜内流停止。例如，当有大量氧自由基产生时，心肌细胞膜上 VDC 数目减少， Ca2+ 内流减少而影响心肌收缩力；此外，在心肌梗塞引起的心力衰竭中发现 VDC 数目下降。 ROC 是受细胞膜上 β 受体及其某些激素调控，当去甲肾上腺素与受体结合时，可通过激活腺苷酸环化酶而激活受体操纵型钙通道；当去甲肾上腺素减少、 β 受体下调使腺苷酸环化酶活性下降时， cAMP 生成减少，受体操纵型钙通道关闭， Ca2+ 内流减少。
值得注意的是，由于细胞外液的 K+ 与 Ca2+ 在心肌细胞膜上具有竞争作用，高钾血症时， K+ 阻止 Ca2+ 内流，同时高钾血症往往伴有酸中毒， H+ 可降低 β 受体对去甲肾上腺素的敏感性，使受体操纵型钙通道开放数目减少， Ca2+ 内流受阻。
3．肌钙蛋白与 Ca2+ 结合障碍
兴奋 - 收缩耦联过程除要求胞浆中 Ca2+ 浓度迅速上升到“收缩阈值”（ 10 － 5 mol/L ）外，还要求肌钙蛋白具有与 Ca2+ 迅速、充分结合的生理功能，二者缺一不可。如果胞浆内 Ca2+ 浓度达不到“收缩阈值”和 / 或肌钙蛋白与 Ca2+ 结合能力下降都可导致兴奋 - 收缩耦联受阻。当心肌缺血、缺氧，使有氧氧化障碍，无氧代谢增强，导致 ATP 生成不足和酸中毒，二者均可使心肌在收缩时肌浆网向胞浆中释放的 Ca2+ 减少，此时，即使肌钙蛋白活性正常，也会使心肌的收缩性下降。由于 H+ 与 Ca2+ 具有竞争性与肌钙蛋白结合的特性，因此 H+ 浓度升高时， Ca2+ 无法与肌钙蛋白充分结合；同时，酸中毒引起的 Ca2+ 内流减少、肌浆网对 Ca2+ 亲和力增强及干扰心肌能量代谢，甚至破坏心肌细胞，导致心肌收缩力下降。
二、心室舒张功能异常
心脏的射血功能不但取决于心肌的收缩性，还取决于心室的舒张功能，其保证心室有充足的血液充盈。 心室舒张功能异常， 目前认为与下列因素有关：
（一）、钙离子复位迟缓
心肌收缩的首要条件是胞浆中 Ca2+ 浓度迅速达到“收缩阈值”（ 10 － 5 mol/L ），使与肌钙蛋白充分结合，而心肌的舒张正好与其相反，要求胞浆中的 Ca2+ 离子迅速下降至“舒张阈值”（ 10 － 7 mol/L ），这样 Ca2+ 离子才能与肌钙蛋白迅速解离，肌钙蛋白恢复原有构型。
心力衰竭时，由于心肌能量供应不足， ATP 减少或肌浆网 Ca2+ 泵活性下降，可使 Ca2+ 向胞外转移障碍或肌浆网 Ca2+ 泵不能将胞浆中 Ca2+ 重新摄回去，胞浆中 Ca2+ 不能迅速下降到使其与肌钙蛋白相脱离的水平，心肌无法舒张。心力衰竭时，由于 Na+ -Ca2+ 交换体与 Ca2+ 的亲和力下降及 Na+ -K+ -ATP 酶受到抑制，使 Ca2+ 外排减少，不利于 Ca2+ 与肌钙蛋白的解离。
（二）、肌球蛋白 - 肌动蛋白复合体解离障碍
心肌舒张时除 Ca2+ 与肌钙蛋白充分解离外，尚需肌球蛋白的横桥及时与肌动蛋白的“作用点”脱离，这样肌动蛋白才能恢复原有构型，其“作用点”重新被向肌球蛋白掩盖，完成细肌丝的滑行，使其恢复到收缩前状态，继续完成其功能。这是一个主动耗能的过程，肌球 - 肌动蛋白复合体在获得 ATP 后，才能解离为肌球蛋白 -ATP 和肌动蛋白，使心肌舒张。因此，心力衰竭时， ATP 不足使肌球蛋白 - 肌动蛋白复合体难以解离，导致舒张能力下降。
（三）、心室舒张势能减少
心室的舒张功能不但取决于心肌本身的舒张性能，还与心室舒张势能大小有关，心室的舒张势能来自于心室的收缩。正常情况下，心室收缩末期由于心肌几何结构的改变可产生一种促进心室复位的舒张势能，即心室收缩愈好，这种势能就越大，对心室舒张越有力。因此，心肌收缩力下降，心脏收缩期的几何构型变化不大，则可使舒张势能减少，心室不能充分舒张。
（四）、心室顺应性下降
心室顺应性（ ventricular compliance ）是指心室在单位压力下所引起容积的改变（ dV/dP ）。反之，若单位心室容积的改变引起的压力变化（ dP/dV ），则称为心室僵硬度（ ventricular stiffness ）。一般而言，心室顺应性越好，僵硬度越低；顺应性越差，僵硬度越高。心室的顺应常以心室舒张末期压力（纵轴） - 容积（横轴）曲线（ P-V 曲线）表示之。当心室顺应性减低（或僵硬度升高）时， P-V 曲线左移；反之，则向右移。
引起心室顺应性下降的主要原因是心肌肥大引起的室壁增厚和 / 或室壁组成成分的改变，心肌炎、心包填塞导致的心脏舒张受限、心室顺应性降低。心室顺应性降低，在诱发或加重心力衰竭上具有主要作用，这是由于：①心室顺应性降低可妨碍心室的充盈；②由于 P-V 曲线明显左移，故当左室舒张末期容积扩大时，将引起明显的左室舒张末期压力升高和肺静脉压升高，导致肺淤血、水肿等左心衰竭征象；③当心脏舒张不全时特别是在心率过快，可严重影响冠状动脉血液灌流量，加重心肌缺血、缺氧。
三、心室各部舒缩活动不协调性
心室各部舒缩活动不协调见于：①部分心肌收缩性减弱：指受累区心肌的收缩性减弱；②部分心肌无收缩：受累区心肌丧失了收缩能力；③部分心肌收缩性膨出：当心脏未受累区收缩时，受累区不但不收缩，反而向外膨出；④心脏各部收缩不同时性：常见原因是心内传导阻滞，使心脏各部的兴奋 - 收缩耦联顺序失去原有的协调性。