胃食道逆流は.主に胃内容物（主に胃酸とペプシン）と胆汁酸塩.膵酵素が十二指腸から胃に逆流し食道へ流れ込むものである。
これらの逆流は.単独あるいは複合して食道粘膜に障害を与え.GERDやその合併症を発症させる。
このうち.胃酸とペプシンは主な攻撃因子であり.胆汁酸塩と膵酵素はアルカリ性環境下で主な攻撃因子となり.胃酸は胆汁酸の粘膜への損傷作用を増強する。
これらの逆流物質（主に胃酸.ペプシン.さらに十二指腸から胃に逆流した胆汁酸塩や膵酵素）が食道粘膜のバリア機能を損ない.粘膜抵抗力を弱めるため.食道粘膜に炎症が起こるのである。 GERD傷害のメカニズムにおける胃酸とペプシンの役割は.比較的よく知られている。
胃酸とペプシンは耐酸性バリアーの弱い試験管粘膜に直接作用し.びらんや潰瘍を引き起こすこともある。
胃酸とペプシンは食道粘膜の損傷に相乗的に作用するが.胃酸単独では食道粘膜に大きな形態変化は生じない。
十二指腸内容物には.胆汁.膵液.腸液がある。
胆汁には主に共役胆汁酸.非共役胆汁酸.リン脂質が含まれ.膵液には主に膵酵素が含まれる。
腸内の膵液中のホスホリパーゼAは胆汁中のリン脂質を加水分解してリゾレシチンを生成し.酸性下で食道粘膜に高いダメージを与えることが知られている。
逆流物中のトリプシンやリパーゼは.食道粘膜に非特異的な損傷を与えることがある。
十二指腸内容物中の胆汁酸は.酸性環境下で作用する共役胆汁酸とアルカリ性環境下で作用する非共役胆汁酸に分けられ.食道炎.バレット食道.食道癌の原因となる。
また.十二指腸の内容物はGERDの重要な原因となる。 胆汁の作用は.主に胆汁酸塩と胆汁酸の作用である。
胆汁酸塩.コレステロール.レシチンはいずれも乳化剤として脂肪を微小液滴に乳化し.膵リパーゼの作用領域を拡大する。胆汁酸は脂肪酸と結合して水溶性の複合体を形成してその吸収を促進し.胆汁酸塩自体も胆汁分泌促進剤である。
胆汁は脂溶性ビタミンの吸収促進にも重要であり.十二指腸では胆汁が胃酸の一部を中和している。
しかし.胆管が閉塞して胆汁が十二指腸に入らなくなると.脂肪の消化吸収が損なわれ.脂肪性下痢を引き起こすことがある。
胆汁酸塩は大腸でのナトリウムや水分の吸収を阻害する作用があり.小腸での吸収が悪くなると大量の胆汁酸塩が大腸に入り.水様性下痢を起こすことが多い。
胆汁は腸の運動を活発にする働きがあり.胆汁が不足すると腸の運動が弱まり.腸内に食物が停滞することがある。
胆汁中の胆汁酸塩は.体内の脂肪の消化吸収を助ける.脂肪を非常に小さな微小液滴にして脂肪と酵素の接触面積を増やし脂肪の分解・吸収を容易にする.脂肪の分解産物とともにビタミンA.ビタミンD.ビタミンE.ビタミンKの吸収を促す.腸の蠕動機能を刺激して腸内細菌の増殖を抑える.コレステロールの融解を促すなど.一般的にも多くの用途を持っている。
また.リン脂質は.コレステロールの溶解を促進し.胆汁を液状に保つ役割を担っている。 胆汁の逆流は酸性環境下で起こることが多く.胆汁の逆流は酸の逆流と相乗的に作用し.病気を引き起こす。
胆汁が単独で食道・胃粘膜に直接接触しても一般に障害は起こらないが.胃酸分泌を促進する役割を通じて.胆汁酸塩が胃酸と結合し.酸ヒドロラーゼの活性を高め.リソソーム膜を破り.リポ蛋白を溶かし.食道・胃粘膜のバリア機能を破壊したり.粘膜・粘膜下層へのH+の逆拡散が増大し肥満細胞を刺激してヒスタミンを放出.胃酸分泌を促進し.さらに
ペプシンの分泌を促し.食道や胃の粘膜に炎症.びらん.出血を引き起こします。
また.胆汁が膵液と混ざると.胆汁中のレシチンが膵液中のホスホジエステラーゼAと相互作用してリゾレシチンに変化し.これが胃や食道に逆流すると食道や胃の粘膜バリアに障害を与えることがある。