人類必須維持體內的溫度在一個非常狹窄的範圍內，即攝氏三十七度上下幾度內，當不能消除體內多餘的熱量、並能適當降溫便會患上暑熱疾病，人體失去「熱平衡」(heat balance)是因為不能以足夠快的速度將熱量散發。
當人體開始過熱時，血管便會擴張、而心臟跳得更快和更用力，使更多血液從人體的內部核心流向皮膚外層，從而令熱量散發到體外較涼爽的環境，若這個過程令身體冷卻的速度不夠快、或體外的環境溫度高過皮膚的體溫，腦子會引發出汗，位於皮膚的汗腺會從血液內抽去水份製造汗液，汗液蒸發時會釋放身體的熱量。
將血液轉移到身體的外層(身體的「外殼」)會減少血液輸送至腦部、肌肉及其它器官(身體的「核心」)，長時間出汗會消耗體內的水份和鹽份而導致脫水(dehydration)，由於肌肉的正常運作需要適量的水份和鹽份，所以過量出汗也會引起肌肉痙攣(muscle cramping、俗稱「抽筋」)，暑熱疾病引起的人體生理應變會使人脫水、衰弱、疲倦和迷亂。當脫水的情況惡化時，人體不能將體溫保持在正常的範圍內，出汗停止、而嚴重的暑熱疾病出現，體溫急劇升高、損壞腦子、肌肉及重要器官、並會致命。
暑熱疾病分為多種，包括：
(一)熱疹(heat rash或prickly heat、俗稱痱子、熱痱等)：在炎熱及潮濕的天氣下過量出汗令皮膚毛孔堵塞所導致的皮膚刺激，症狀包括看似一叢紅色的粉刺或小水泡、通常出現在頸、胸、腹股溝、乳房下面或肘部摺痕(elbow creases)等多個部位，患者會有不舒適的感覺，所以會影響睡眠和日常生活和工作；併發症包括細菌感染。
(二)熱痙攣(heat cramps)：影響工作或運動時大量出汗的人，出汗令身體流失水份和鹽份，若只補充水份、而沒有補充鹽份會引起肌肉痙攣，症狀是手、腿、胃等身體部位在工作和運動時、或在晚間出現疼痛的痙攣。
(三)熱暈厥(heat syncope)：在炎熱和潮濕的環境下工作或運動時，站立過長時間、或從躺下或坐下的姿勢突然站起來會感覺頭暈、甚至不省人事，這都是因為腦部得不到足夠的血液供應，在炎熱潮濕的環境工作或運動及脫水增加暈厥的風險，症狀包括：突然感覺頭暈目眩、頭昏眼花、不省人事等。
(四)熱衰竭(heat exhaustion)：是身體對過量失去水份和鹽份的反應，症狀包括：大汗淋漓、疼痛肌肉痙攣、極度虛弱和疲倦、噁心嘔吐、頭暈頭痛、體溫正常或略高、脈搏快和弱、呼吸快和淺、皮膚濕冷和蒼白等。清涼的皮膚溫度並不是正常體溫的有效指標，雖然摸到皮膚是涼的，但體內溫度可能是高至危險的程度。
(五)中暑(heatstroke)：除非得到及時的緊急醫療，中暑通常都會致命。症狀包括：不會出汗、因為身體不能散發熱量和冷卻；皮膚熱和乾；神智不清；譫妄(delirium、即急性意識錯亂)；頭暈：痙攣及肌肉不由自主地抽搐；脈搏快而弱；搏動性頭痛(throbbing headache)；呼吸短淺；失去知覺等。體溫可能在短時間(十至十五分鐘)升高至攝氏四十度。如果出現肌肉不受控制的抽搐時應保護患者免受自我傷害。繼續監察患者的體溫和採用冷卻措施，直至患者能接受緊急醫療服務。
