花粉熱的發病機理通過I型過敏反應的機制發生。致敏花粉的過敏原成分通過呼吸道粘膜分泌物的浸出進入人體，刺激機體免疫系統，引起體液免疫反應，產生花粉特異性IgE，吸附在組織肥大細胞表面使肥大細胞致敏。當致敏的肥大細胞再次暴露於同壹花粉變應原時，肥大細胞表面可發生抗原抗體反應，導致肥大細胞脫顆粒，介質釋放。對於花粉癥，組胺是最重要的肥大細胞介質，引起鼻、眼、支氣管粘膜毛細血管擴張和液體滲出，導致粘膜充血水腫；並通過感覺神經的刺激，引起鼻噴嚏反射和鼻眼局部瘙癢；組胺促進分泌活動的藥理作用導致鼻和眼分泌活動亢進，臨床表現為大量清水樣鼻涕和眼淚。在壹些患者中，組胺和肥大細胞的另壹種介質，過敏性慢反應物質，也通過它們對支氣管粘膜和平滑肌的作用引起哮喘。