信息超载产生的机理，可以从两个角度进行阐释。第一：根据认知负荷理论，人类的工作记忆系统同时加工新信息的容量非常有限，为了使加工得以顺利进行，当前进入工作记忆的信息量不能超过工作记忆容量。当信息量过大，以至于超出工作记忆容量，导致加工难以顺利进行的时候，信息超载就发生了。有论者认为，网络学习环境至少通过三个方面增加了学生的认知负荷：（1）信息的非线性结构，需要占据部分认知资源；（2）学习者信息技术水平，影响其“心理能量”的付出；（3）信息的开放性与丰富性，可能消耗有限的注意力资源。[4]这种种情形都有可能导致信息超载的发生。
第二：根据神经生理学研究，人类的大脑是由数以百亿计的神经元构成的错综复杂的网络。外界的刺激（信息）通过眼、耳、口、鼻、身内的感受器接收，先产生感受器电位，然后转化为神经冲动，沿着专门的神经通路，上传到大脑皮质的特定区域，与大脑的神经元网络相联系，从而引起知觉。感受器在把不同形式的刺激转变为跨膜电位变化时，不仅发生了能量形式的转换，而且将刺激的部位、强度、速度等属性的信息也转移到感受器电位以及传入神经冲动的序列中，这一过程称为感受器的编码作用。但神经元和神经纤维在每一次兴奋后，都会有一个不应期。在绝对不应期内，再强的刺激也不能引起反应。因此，神经冲动的频率是有上限的，最大频率不能超过绝对不应期的倒数。此外，特殊感觉系统的感受器、神经纤维和神经元的数量也是有限的，当外界刺激强度过大、变化过快时，可能无法响应，这些都可以解释信息超载产生的原因。