ゲームをプレイしている最中に突如として襲いかかる激しい不快感には、明確な生理学的根拠が存在します。医学界においてゲーム酔いは「動揺病（乗り物酔い）」の一種、あるいは「視覚誘発性動揺病（VIMS: Visually Induced Motion Sickness）」に分類されます。そのゲーム酔い原因と理由の核心にあるのが、脳内で生じる「感覚の不一致（感覚矛盾説）」です。
画面の中ではキャラクターが縦横無尽に走り回り、カメラが激しく旋回しているため、網膜を通じて脳には「猛スピードで移動している」という強烈な視覚シグナルが送られます。しかし現実の肉体は部屋のチェアに腰掛けたままであり、内耳の三半規管や前庭器官、筋肉の深部感覚は「完全に静止している」と判定しています。この視覚情報と前庭感覚の致命的なズレを処理しきれなくなった脳の中枢神経は、自身が未知の毒物を摂取して幻覚を見ている状態にあると誤認し、生体防御反応として嘔吐中枢を刺激します。これが、冷や汗や胃のむかつき、頭痛となって表出するプロセスです。
とりわけ一人称視点のFPSやカメラ追従の速いアクションゲーム、頭部トラッキングの遅延が微細に生じるVR環境では、この感覚矛盾が極限まで増幅されます。さらにディスプレイの入力遅延やフレームレートの乱れ、ブルーライトによる視覚疲労が重なることで、自律神経の交感神経と副交感神経のバランスが一気に崩壊し、重篤な画面酔いへと発展していきます。
