Kašlací reflex má jak smyslové (aferentní), tak motorické (eferentní) složky. Pulmonální dráždivé receptory (kašlací receptory) v epitelu dýchacích cest jsou citlivé na mechanické i chemické podněty. Stimulace kašlacích receptorů prachem nebo jinými cizími částicemi vyvolává kašel, který je nutný k odstranění cizího materiálu z dýchacích cest dříve, než se dostane do plic.
Receptory kašle, neboli rychle se adaptující dráždivé receptory, jsou umístěny hlavně na zadní stěně průdušnice, hltanu a na hlavní karíně, místě, kde se průdušnice větví do hlavní průdušky. Receptory jsou méně hojné v distálních dýchacích cestách a mimo dýchací průdušky chybí. Když jsou impulzy spuštěny, putují přes vnitřní hrtanový nerv, větev horního hrtanového nervu, který vychází z bloudivého nervu (CN X), do dřeně mozku. To je aferentní nervová dráha. Na rozdíl od jiných oblastí zodpovědných za mimovolní akce, jako je polykání, neexistuje jasně identifikovatelná oblast, kterou lze označit jako centrum kašle v mozku.
Následuje efektní nervová dráha, přičemž relevantní signály jsou přenášeny zpět z mozkové kůry a míchy přes bloudivé a horní hrtanové nervy do hlasivek, zevních mezižeberních kostí, bránice a dalších hlavních inspiračních a výdechových svalů. Mechanismus kašle je následující:
Stimulace aurikulární větve bloudivého nervu zásobujícího ucho může také vyvolat kašel. Ten je známý jako Arnoldův reflex. Slabost dýchacích svalů, tracheostomie nebo patologie hlasivek (včetně ochrnutí nebo anestezie) může zabránit účinnému pročištění dýchacích cest.
Reflex je narušen u osoby, jejíž břišní a dýchací svaly jsou slabé. Tento problém může být způsoben onemocněním, které vede ke svalové slabosti nebo ochrnutí, prodlouženou nečinností nebo jako výsledek chirurgického zákroku, který se týká těchto svalů. Klid na lůžku narušuje expanzi hrudníku a omezuje množství vzduchu, které může být přijato do plic při přípravě na kašel, takže kašel slabý a neúčinný. Tento reflex může být také narušen poškozením vnitřní větve nadřazeného hrtanového nervu, který přenáší aferentní větev reflexního oblouku. Tento nerv je nejčastěji poškozen polykáním cizího předmětu, jako je kuřecí kost, což má za následek, že je uložen v piriformním výklenku (v hrtanu) nebo chirurgickým odstraněním uvedeného předmětu.