Patofisiologi gastroesophageal reflux (GER) pada bayi adalah akibat imaturitas dari sfingter esofagus inferior pada bayi. Sfingter esofagus inferior merupakan otot yang memisahkan bagian terbawah dari esofagus dengan lambung. Saat menelan, otot ini akan relaksasi dan terbuka, sehingga bolus makanan dari esofagus dapat masuk ke lambung.[4-7] 

Setelah itu, otot ini akan menutup untuk mencegah asam lambung dan isinya berbalik kembali ke esofagus. Bayi memiliki esofagus dan sfingter esofagus inferior yang lebih pendek. Hal ini menyebabkan kapasitas kerongkongan lebih kecil, sehingga refluks dari lambung ke kerongkongan dapat terjadi lebih cepat.

Esofagus dilapisi oleh sel epitel yang berbeda dengan lambung. Apabila sfingter esofagus inferior terbuka dan mengakibatkan asam lambung beserta isinya naik ke esofagus, asam lambung dapat merusak sel epitel esofagus sehingga terjadi inflamasi dan iritasi yang mengakibatkan rasa nyeri.[4-7]