Det følgende bygger primært på denne fine artikel af Weiss et al. Hyperkaliæmi har to effekter i hjertet:

1. Hvilemembranpotentialet bliver mindre negativt, fordi kaliums ækvillibriumspotentiale bliver mindre negativt. En fordobling i [K⁺]_O fra 4,0 mM til 8,0 mM øger hvilemembranpotentialet med 18 mV. Det betyder, at Na-kanaler aktiveres tidligere.
2. Længden af aktionspotentialet bliver kortere, fordi en øget [K⁺]_O har en positiv allosterisk effekt på kaliumkanaler. Det vil sige, at på trods af den ringere elektrokemiske gradient, løber kalium faktisk hurtigere ind. Den opmærksomme læser vil nok huske Goldman-ligningen for udregning af hvilemembranpotentialer: Effekt 1) ovenfor svarer til en koncentrationsændring, mens denne effekt 2) svarer til en permeabilitetsændring. Permeabilitetsændringen modvirker effekten af 1) og ved høje koncentrationer betyder det også, at Na-kanalernes refraktærperiode forlænges.
3. På grund af det mindre negative hvilemembranpotentiale, aktiveres Na-kanaler hurtigere, og ledningshastigheden over cellemembranen stiger. I takt med, at kaliumkoncentrationen stiger, begynder den positive allosteriske effekt af [K⁺]_O på K-kanaler at dominere. I dyremodeller sker dette ved [K⁺]_O > 8 mM. Det betyder, at natriumkanalernes refraktærperiode forlænges, og slutteligt inaktiveres Na-kanaler fuldstændigt. Ved [K⁺]_O > 14 mM kan der slet ikke ledes en strøm i kardiomyocytterne.
4. På grund af den positive allosteriske effekt af [K⁺]_O på K-kanaler, sker repolariseringen også hurtigere. Det vil sige, at varigheden af aktionspotentialet forkortes.

Et hyperkaliæmisk EKG viser derfor pga. den fjerde effekt ovenfor, at T-takkerne bliver høje og slanke, fordi repolariseringen sker hurtigere og mere synkront. Ved relativt lave niveauer af [K⁺]_O er det den primære forandring. I takt med, at den ledningshastigheden begynde at sløje af og Na-kanalerne inaktiveres, begynder P-takkerne at forsvinde og QRS-komplekserne at blive brede.

Ultimativt sker der enten det, at patienten bliver helt asystolisk med hjertestop i diastolen, velsagtens fordi refraktærperioden er så stærkt forlænget og generaliseret, eller patienten får reentry takiarytmier pga. lokaliserede ledningsblok.