A szervezetben a véráramlás általában lamináris. Nagy áramlási viszonyok között azonban, különösen a felszálló aortában, a lamináris áramlás megszakadhat és turbulenssé válhat. Ilyenkor a vér nem lineárisan és egyenletesen áramlik a szomszédos rétegekben, hanem az áramlás kaotikusnak mondható. Turbulens áramlás fordul elő a nagy artériákban az elágazási pontokon, a beteg és szűkült (szűkült vagy részben elzáródott) artériákban (lásd az alábbi ábrát), valamint a szűkült szívbillentyűkön keresztül is.

A turbulencia növeli a vér áramlásához szükséges energiát, mivel a turbulencia növeli az energiaveszteséget súrlódás formájában, ami hőt termel. A nyomás-áramlás összefüggés ábrázolásakor (lásd a jobb oldali ábrát) a turbulencia növeli az adott áramlás meghajtásához szükséges perfúziós nyomást. Alternatívaként, adott perfúziós nyomás mellett a turbulencia az áramlás csökkenéséhez vezet.

A turbulencia csak akkor kezd kialakulni, amikor az áramlás sebessége elég nagy lesz ahhoz, hogy az áramlási lamellák széttörjenek. Ezért, ahogy a vér áramlási sebessége növekszik egy érben vagy egy szívbillentyűn keresztül, a turbulencia nem fokozatosan növekszik. Ehelyett a turbulencia egy kritikus Reynolds-szám (Re) túllépésekor lép fel. A Reynolds-szám segítségével ideális körülmények között megjósolható, hogy mikor lép fel turbulencia. A Reynolds-szám egyenlete:

Ahol V = átlagsebesség, D = érátmérő, ρ = a vér sűrűsége és η = a vér viszkozitása

Amint ebből az egyenletből látható, a Re a sebesség növekedésével nő, a viszkozitás növekedésével pedig csökken. Ezért a nagy sebességek és az alacsony vérviszkozitás (mint amilyen a vérszegénység esetén a csökkent hematokrit miatt előfordul) nagyobb valószínűséggel okoznak turbulenciát. Az átmérő növekedése a sebesség változása nélkül szintén növeli a Re-t és a turbulencia valószínűségét; azonban az erekben a sebesség általában aránytalanul csökken az átmérő növekedésével. Ennek oka az, hogy az áramlás (F) egyenlő az átlagsebesség (V) és a keresztmetszeti terület (A) szorzatával, a terület pedig arányos a sugár négyzetével; ezért a sebesség állandó áramlás mellett fordítottan arányos a sugár (vagy átmérő) négyzetével. Például, ha a sugarat (vagy átmérőt) megduplázzuk, a sebesség a normál érték negyedére csökken, és a Re a felére csökken.

Ideális körülmények között (pl. hosszú, egyenes, sima erek) a kritikus Re viszonylag magas. Az elágazó erekben vagy a lumenbe benyúló ateroszklerotikus plakkokkal rendelkező erekben azonban a kritikus Re sokkal alacsonyabb, így még normális fiziológiás áramlási sebességek mellett is előfordulhat turbulencia.

A turbulencia hanghullámokat (pl. kilökődési zörej, karotiszzörej) generál, amelyek sztetoszkóppal hallhatók. Mivel a nagyobb sebességek fokozzák a turbulenciát, a zörejek az áramlás növekedésével erősödnek. A megnövekedett szívteljesítmény, még az anatómiailag normális aortabillentyűkön keresztül is, a turbulencia miatt fiziológiás zörejeket okozhat. Ez néha terhes nőknél fordul elő, akiknek megemelkedett a szívteljesítményük, és akiknek vérszegénységük is lehet, ami csökkenti a vér viszkozitását. Mindkét tényező növeli a Reynolds-számot, ami növeli a turbulencia valószínűségét.