A fisiopatologia da vasoplegia pós-CEC é multifatorial. Uma das prováveis causas da reação inflamatória sistêmica é o contato do sangue com superfícies não endotelizadas da CEC e a deficiência de vasopressina.

A ativação de leucócitos pode liberar grandes quantidades de radicais livres do oxigênio. Esses radicais agem em membranas lipídicas aumentando a permeabilidade, podendo comprometer as funções cardíaca e pulmonar.

Níveis de endotoxina podem aumentar durante e após a CEC. As fontes de endotoxinas são as mais variadas possíveis, porém, a fonte mais importante relaciona-se com os intestinos. A vasoconstrição esplâncnica durante a CEC pode levar à isquemia e ao aumento da permeabilidade das alças intestinais, com liberação de endotoxinas para a corrente sanguínea. Os níveis de endotoxinas estão relacionados com a vasoconstrição inicial, tempo de pinçamento aórtico e estado hipo-oncótico durante a CEC.

A produção excessiva de Óxido Nítrico (NO) pode ser considerada uma das causas da síndrome vasoplégica.

Estratégias terapêuticas para o manejo da vasoplegia incluem o uso de nitroprussiato de sódio.