Im Allgemeinen ist der Blutfluss im Körper laminar. Unter hohen Strömungsbedingungen, insbesondere in der aufsteigenden Aorta, kann der laminare Fluss jedoch gestört werden und turbulent werden. In diesem Fall fließt das Blut nicht linear und gleichmäßig in benachbarten Schichten, sondern der Fluss kann als chaotisch bezeichnet werden. Turbulente Strömung tritt auch in großen Arterien an Verzweigungspunkten, in kranken und verengten (stenotischen oder teilweise verschlossenen) Arterien (siehe Abbildung unten) und durch stenotische Herzklappen auf.

Turbulenz erhöht den Energiebedarf für den Blutfluss, da Turbulenz den Energieverlust in Form von Reibung erhöht, die Wärme erzeugt. Bei der Darstellung einer Druck-Fluss-Beziehung (siehe Abbildung rechts) erhöht die Turbulenz den Perfusionsdruck, der erforderlich ist, um einen bestimmten Fluss anzutreiben. Umgekehrt führt die Turbulenz bei einem gegebenen Perfusionsdruck zu einer Abnahme des Flusses.

Turbulenzen treten erst auf, wenn die Flussgeschwindigkeit so hoch ist, dass die Flusslamellen auseinander brechen. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Blutes in einem Blutgefäß oder durch eine Herzklappe zunimmt, kommt es also nicht zu einer allmählichen Zunahme der Turbulenz. Stattdessen treten Turbulenzen auf, wenn eine kritische Reynoldszahl (Re) überschritten wird. Mit der Reynolds-Zahl lässt sich vorhersagen, wann unter idealen Bedingungen Turbulenzen auftreten. Die Gleichung für die Reynolds-Zahl lautet:

Wobei V = mittlere Geschwindigkeit, D = Gefäßdurchmesser, ρ = Blutdichte und η = Blutviskosität

Wie aus dieser Gleichung hervorgeht, nimmt Re mit zunehmender Geschwindigkeit zu und mit zunehmender Viskosität ab. Daher ist es wahrscheinlicher, dass hohe Geschwindigkeiten und eine niedrige Blutviskosität (wie sie bei Anämie aufgrund eines verminderten Hämatokrits auftreten) Turbulenzen verursachen. Eine Vergrößerung des Durchmessers ohne Änderung der Geschwindigkeit erhöht ebenfalls Re und die Wahrscheinlichkeit von Turbulenzen; die Geschwindigkeit in den Gefäßen nimmt jedoch in der Regel mit zunehmendem Durchmesser überproportional ab. Der Grund dafür ist, dass der Durchfluss (F) gleich dem Produkt aus mittlerer Geschwindigkeit (V) mal Querschnittsfläche (A) ist, und die Fläche ist proportional zum Radius im Quadrat; daher steht die Geschwindigkeit bei konstantem Durchfluss in umgekehrtem Verhältnis zum Radius (oder Durchmesser) im Quadrat. Wird beispielsweise der Radius (oder Durchmesser) verdoppelt, sinkt die Geschwindigkeit auf ein Viertel ihres normalen Wertes und Re nimmt um die Hälfte ab.

Unter idealen Bedingungen (z. B. lange, gerade, glatte Blutgefäße) ist der kritische Re-Wert relativ hoch. In verzweigten Gefäßen oder in Gefäßen mit atherosklerotischen Plaques, die in das Lumen hineinragen, ist der kritische Re-Wert jedoch viel niedriger, so dass es selbst bei normalen physiologischen Strömungsgeschwindigkeiten zu Turbulenzen kommen kann.

Turbulenzen erzeugen Schallwellen (z. B. Auswurfgeräusche, Carotisgeräusche), die mit einem Stethoskop gehört werden können. Da höhere Geschwindigkeiten die Turbulenz verstärken, werden die Geräusche mit zunehmendem Fluss intensiver. Ein erhöhtes Herzzeitvolumen, selbst bei anatomisch normalen Aortenklappen, kann aufgrund von Turbulenzen physiologische Herzgeräusche verursachen. Dies tritt manchmal bei schwangeren Frauen auf, die ein erhöhtes Herzzeitvolumen haben und möglicherweise auch unter Anämie leiden, die die Blutviskosität verringert. Beide Faktoren erhöhen die Reynolds-Zahl, was die Wahrscheinlichkeit von Turbulenzen erhöht.