Возникновение и подкрепление панических атак в когнитивно-поведенческой терапии объясняется моделью «порочного круга паники». 

Во время стресса, в следствие гормонального изменения, после употребления психоактивных веществ у человека может случиться изменение вегетативной активности, что в свою очередь, приводит к незначительно учащенному сердцебиению, головокружению и чувству нехватки воздуха. Соматические проявления настораживают человека и он начинает внимательно к ним прислушиваться. При этом ощущения становятся более заметными. Человек начинает катастрофически интерпретировать данные ощущения (например, думать, что у него может случиться инфаркт, инсульт, он «сойдет с ума», упадет в обморок или потеряет контроль над своим поведением), что запускают программу тревоги организма или стрессовую реакцию «борьбы или бегства». Данная реакция активирует симпатическую вегетативную нервную систему организма, которая активирует физические реакции (учащенное сердцебиение, потоотделение, повышенное давление, учащенное дыхание и т.д.), а также замедляет рацилнальное мышление, уступая место иррациональному (эмоциональному) мышление. В результате учащенного дыхания возникает гипервентиляция и алкалоз (понижается уровень CO2 и падает pH), что еще с большей интенсивностью усиливает вегетативные проявления, которые в свою очередь трансформируют тревогу в страх. Когда человек начинает испытывать страх, работа вегетативной системы организма изменяется, что приводит к более интенсивному сердцебиению, повышению артериального давления и т.д. В этот момент человек еще больше начинает верить своим катастрофическим мыслям и еще больше прислушиваться к телесным ощущениям, что в свою очередь усиливает работу симпатической нервной системы и появляется паника. Таким образом, образуется порочный круг паники (см. фотографию статьи) и с каждым оборотом по этому кругу усиливается паника. 
После переутомление от панической атаки у человека замедляется и нормализуется дыхание и паника прекращается. Паническая атака может длиться от нескольких минут до часу. 

После первой панической атаки у человека появляется «страх страха» и избегающее и охранительное поведение, что провоцирует возникновение новых приступов паники. 

В когнитивно-поведенческой психотерапии существует несколько психотерапевтических мишеней: катастрофические интерпретации телесных ощущений; «страх страха»; охранительное и избегающее поведение; сильные телесные ощущения; автоматические мысли; промежуточные и глубинные убеждения; когнитивные ошибки. В результате психотерапии по средствам когнитивных и поведенческих изменений перестраивается нейрональная сеть головного мозга, что приводит к избавлению от ПА.