Przetwarzanie emocji związanych z urazem jest szczególnie istotne w przypadku wspomnień unikających i niepożądanych. Wspomnienia wydarzeń powodujących uraz są przechowywane wraz z powiązanymi (tj. warunkowanymi) sygnałami w sieciach informacyjnych zwanych „strukturami lęku”. Osoba z PTSD unika myślenia o urazie lub bodźcach z nim związanych w ramach próby unikania uaktywnienia skojarzeniowej sieci wspomnień związanych z urazem. Wierzy się, że niepożądane wspomnienia występują jako skutek niejawnego narażenia na jeden lub więcej sygnałów wywołujących strukturę strachu. W ramach prób wyjaśnienia PTSD lub konkretnych aspektów PTSD stworzono wiele neurobiologicznych modeli. Wśród nich najważniejsze są te obejmujące genetyczny polimorfizm związany z podatnością na stres (np. polimorfizm genu przenoszącego serotoninę). Dodatkowo wiele modeli obejmuje szkodliwe zmiany w zakresie obwodów lękowych, uczenia się i pamięci. Na przykład uznaje się, że zdolność uczenia się u ssaków jest optymalizowana przez wysoki stopień neuroplastyczności w bodźcach emocjonalnych wprowadzanych do jądra migdałowatego ze środkowej kory przedczołowej (PFC), hipokampa i wzgórza wzrokowego. Jednakże te obwody są podatne na zmiany związane z nieodpowiednim dostosowywaniem się wtórnym w stosunku do przewlekłego lub ostrego stresu, dalej zmieniającym obwody uczenia się i pamięci. Zmiany te następnie skutkują podwyższoną wrażliwością na stres, uwydatnionym kodowaniem i konsolidacją pamięci emocjonalnej, podwyższoną podatnością na warunkowanie strachem, korowym blokowaniem aktywności limbicznych oraz zmniejszoną zdolnością wygasania. Wrażliwość neurobiologiczna może być również przyczyną pewnych nieprawidłowości strukturalnych (np. zmniejszonej gęstości hipokampa); jednak nie jest pewne, czy te nieprawidłowości są przyczyną, czy skutkiem PTSD.

Zidentyfikowano dotychczas wiele czynników podnoszących ryzyko wystąpienia PTSD, takich jak płeć (dwa razy częściej u kobiet), wcześniejsze urazy w historii pacjenta (np. molestowanie seksualne w dzieciństwie) i występowanie w rodzinie przypadków zaburzeń lękowych. Jako czynniki ryzyka PTSD są również wskazywane pewne rodzaje osobowości. Szczególnie osoby ze stabilnym wzorcem doświadczania negatywnej emocjonalności, czyli z usposobieniem charakteryzującym się lękiem, podatnością emocjonalną, słabymi interakcjami międzyludzkimi i całościowo negatywnym nastrojem mogą być bardziej podatne na PTSD jako skutek narażenia na skrajnie stresujący bodziec. Podobną formą osobowości jest neurotyczność, definiowana jako wysoki stopień odczuwania negatywnych emocji i zwiększone rejestrowanie strachu poprzez warunkowanie.

Czynniki, które przyczyniają się do intensywności reakcji na uraz, obejmują okres trwania wydarzenia powodującego uraz, przewidywalność i możliwość kontrolowania przebiegu wydarzenia, nieudane próby uniknięcia urazu, poczucie odniesionej porażki, poczucie faktycznej straty. Ankieta przeprowadzona wśród 1008 dorosłych osób, które przeżyły ataki na World Trade Center 11 września 2001 roku dowodzi, że 7,5% zgłaszanych objawów była zgodna z rozpoznaniem PTSD; jednakże wyższe wskaźniki występowania PTSD (20%) odkryto wśród większej próby osób żyjących w pobliżu World Trade Center (Galea i in., 2002). Biorąc pod uwagę fakt, że nie u wszystkich osób narażonych na stres rozwija się PTSD, ważne jest zrozumienie, jakie cechy determinują zdolność tych osób do dobrego radzenia sobie w sytuacjach stresowych i szybkiej regeneracji po urazie.

Poszukiwano czynników genetycznych, brano pod uwagę wpływy rozwojowe, anatomiczne zmiany w mózgu, układy wewnątrzwydzielnicze i układy neuroprzekaźników. Wśród czynników neurobiologicznych wydaje się istotne działanie współczulnego układu nerwowego, który mocno reaguje na stres, ale szybko powraca do stanu wyjściowego, prawdopodobnie dzięki zwiększonej produkcji neuropeptydu galaniny. Istotna jest zdolność do zwiększonego uwalniania kortykotropiny i dopaminy, co może pozwalać osobom przeżywającym uraz na pozostanie w nastroju optymistycznym nawet w przypadku przeżywania silnego lub przewlekłego stresu. Znaczenie ma też jądro migdałowate, które nie reaguje przesadnie na środowisko oraz hipokampy, które zapewniają hamowanie osi HPA (podwzgórze-przysadka-nadnercza). Innymi czynnikami neurofizjologicznymi związanymi z poprawą funkcjonowania w momencie narażenia na skrajnie wielki stres i zdolność fizycznego oraz psychicznego dojścia do siebie po przeżyciu wydarzenia powodującego uraz są osłabienie funkcji nerwu błędnego i zwiększone zróżnicowanie częstości akcji serca (Morgan i in., 2007).

Tradycyjny pogląd dotyczący odporności głosi, że ludzie mający silniejszy charakter mogą funkcjonować lepiej w każdych okolicznościach.

Odporność na stres jest związana z optymizmem, humorem, wsparciem społecznym i aktywnością, a nie unikającym stylem radzenia sobie. Badania zidentyfikowały również otwartość na zmiany i ekstrawersję jako pozytywne czynniki prognozujące rozwój po przeżyciu urazu. Dwoma blisko powiązanymi z odpornością pojęciami są elastyczność poznawcza i regulacja emocjonalna. Elastyczność poznawcza, wyrażana przez zdolność do ponownego sformułowania problemu i wyciągnięcia osobistego znaczenia z sytuacji stresowej, jest związana ze zmianą oceny zdarzeń na mniej zagrażające i większe poczucie własnej skuteczności w obliczu wyzwania.

Oczywiście odporność na stres jest związana ze złożonym zestawem interakcji między czynnikami neurobiologicznymi i psychospołecznymi. Na przykład Kaufman i in. (2004) badali skutki sieci wsparcia społecznego dzieci, u których istniało ryzyko genetyczne w formie polimorfizmu genu transportera serotoninowego, oraz dzieci o niekorzystnych wpływach społecznych, głównie rodzinnych, i stwierdzili, że siła sieci wsparcia społecznego oraz pozytywne związki społeczne zmniejszały ryzyko depresji wynikające z genetycznej podatności, a także wczesnego narażenia na stres.