Die Hauptaufgabe der Herzkammern, das Blut in die Lungen und in den Körper zu pumpen, bedeutet, dass selbst eine leichte Abnahme der ventrikulären Effizienz erhebliche Auswirkungen auf die Herzfunktion haben kann. Kommt es zu einer absoluten oder relativen Funktionsinsuffizienz des linken Ventrikels (so genannte linksventrikuläre Herzinsuffizienz oder linksseitige Herzinsuffizienz), werden eine Reihe von Kompensationsreaktionen eingeleitet, die vorübergehend für eine Rückkehr zu einer ausreichenden Ventrikelfunktion sorgen können. Ein Kompensationsmechanismus im Zusammenhang mit der Linksherzinsuffizienz ist die Vergrößerung der linken Herzkammer, die zu einer Erhöhung des Blutvolumens führen kann, das aus dem Ventrikel ausgestoßen wird, wodurch sich die Herzleistung vorübergehend verbessert. Diese Vergrößerung des Ventrikelhohlraums (die so genannte ventrikuläre Dilatation) führt jedoch auch zu einer Verringerung des prozentualen Anteils des linksventrikulären Blutvolumens, das ausgeworfen wird (die so genannte Auswurffraktion), und hat erhebliche funktionelle Folgen. Die Auswurffraktion ist daher ein Maßstab für die Beurteilung der ventrikulären Funktion und des chronischen Versagens.

Die Folge einer gesunkenen Auswurffraktion ist eine Vergrößerung des ventrikulären Volumens während der Diastole, die durch eine ventrikuläre Dilatation erfolgt, die als erster Kompensationsmechanismus dient. In diesem Fall rekrutiert der Ventrikel zusätzliche kontraktile Einheiten in den Herzmuskelzellen, die die Zellen weiter dehnen, als sie es normalerweise tun würden, so dass sie eine stärkere Kontraktion für den Auswurf erzeugen können. Die Dilatation ist notwendig, damit der funktionsgestörte Ventrikel ein normales Herzzeitvolumen und Schlagvolumen (das bei jeder Kontraktion ausgestoßene Blutvolumen) aufrechterhalten kann. Dieser akute Kompensationsmechanismus, der so genannte Frank-Starling-Mechanismus (benannt nach dem deutschen Physiologen Otto Frank und dem britischen Physiologen Ernest Henry Starling), kann bei Patienten mit leichter Herzinsuffizienz ausreichen, die eine ventrikuläre Kompensation nur bei Belastung benötigen, wenn der Bedarf an Herzleistung hoch ist. Eine Erhöhung des Ventrikelvolumens führt jedoch zu einem Anstieg der internen Belastung. Mit der Zeit reagiert der Ventrikel mit einer Vergrößerung der einzelnen Muskelzellen und einer Verdickung der Ventrikelwand (ventrikuläre Hypertrophie). Die ventrikuläre Hypertrophie führt zu einer erhöhten Steifigkeit des linken Ventrikels, wodurch die kompensatorische Zunahme des Ventrikelvolumens begrenzt wird.

Die Notwendigkeit einer erhöhten Ventrikelfüllung in einem steifen Ventrikel führt zu einem Anstieg des Füllungsdrucks des linken Ventrikels während des Zeitraums, in dem das Blut vom linken Vorhof zum linken Ventrikel fließt (Diastole). Der Vorhofdruck muss erhöht werden, um den Ventrikel zu füllen, was zu einem erhöhten pulmonalvenösen Druck führt. Der erhöhte pulmonalvenöse Druck führt zu einer Stauung (vor allem aufgrund einer erweiterten pulmonalvenösen Population), die die Lunge versteift und die Atemarbeit erhöht (Dyspnoe). Die Kompensation der ventrikulären Dysfunktion führt somit zu Kurzatmigkeit, insbesondere bei Anstrengung, dem Hauptmerkmal der Herzinsuffizienz.

Weitere Merkmale der Herzinsuffizienz resultieren aus einem Kompensationsmechanismus des Körpers zur Erhaltung des Schlagvolumens. Rezeptoren in den großen Arterien und in den Nieren reagieren empfindlich auf Veränderungen der Herzfunktion. Letztere reagieren mit der Ausschüttung eines Enzyms namens Renin, das die Natriumretention fördert, was zu einer Flüssigkeitsretention führt. Ein Ausgleichsmechanismus für eine unzureichende Blutzirkulation ist also die Vergrößerung des Blutvolumens. Ein erhöhtes Blutvolumen ist ein Hinweis darauf, dass Flüssigkeit aus dem Kreislauf in die extrazelluläre Flüssigkeit verloren geht. Flüssigkeitsansammlungen im Gewebe (Ödeme) sind für mehrere der klinischen Anzeichen einer Herzinsuffizienz verantwortlich. Ödeme machen sich häufig durch Schwellungen bemerkbar, insbesondere an den unteren Extremitäten, wo es zu einer Ansammlung von subkutaner Flüssigkeit kommt. Wenn der Druck auf diese Schwellung stark genug ist, entsteht ein vorübergehender Krater oder ein Loch (Lochödem).

Auch im Lungenkreislauf kann ein Ödem auftreten (Lungenödem). Die Symptome können von Kurzatmigkeit bei geringster Anstrengung bis hin zu einem medizinischen Notfall reichen, bei dem die Patienten das Gefühl haben, zu ersticken. Stauungssymptome können auch zu einer Vergrößerung von Leber und Milz und zu Flüssigkeitsverlusten in die Bauchhöhle (Aszites) oder die Pleurahöhle (Pleuraerguss) führen, was die Organ- und Atemfunktion erheblich beeinträchtigt.

Bei Patienten mit weniger schwerer Erkrankung sind die Stauungssymptome in Ruhe minimal, da die Herzbelastung durch Inaktivität abnimmt. Wenn jedoch die Flüssigkeitsüberlastung anhält, werden im Liegen und beim Hochlegen abhängiger Extremitäten (z. B. der Beine) große Flüssigkeitsmengen mobilisiert, was zu einer raschen Ausdehnung des Blutvolumens und zu Kurzatmigkeit führt. Kurzatmigkeit im Liegen wird als Orthopnoe bezeichnet und ist ein Hauptsymptom der Herzinsuffizienz. Außerdem kann der Patient im Schlaf akute Kurzatmigkeit verspüren (paroxysmale nächtliche Dyspnoe), die auf eine unzureichende Durchblutung und Flüssigkeitsüberlastung zurückzuführen ist. In diesem Fall wird der Patient plötzlich geweckt und leidet unter starker Angst und Atemnot, von der er sich erst nach einer halben Stunde oder länger erholen kann.

Eine begrenzte Anzahl von Herzinsuffizienzen wird von der rechten Herzkammer ausgelöst, kann aber auch durch ein Cor pulmonale oder eine Erkrankung der Trikuspidalklappe verursacht werden. Die rechtsventrikuläre Herzinsuffizienz (manchmal auch rechtsseitige Herzinsuffizienz genannt) führt zu rechtsseitigen Veränderungen im Lungenkreislauf. Diese Veränderungen können mit schweren Lungenerkrankungen wie der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung und schlecht verstandenen Grunderkrankungen wie der primären pulmonalen Hypertonie einhergehen. Da die rechte Seite des Herzens der direkte Empfänger des venösen Blutes ist, sind die primären Anzeichen dieser Erkrankung venöse Stauungen und eine Vergrößerung der Leber. Kompensationsmechanismen führen auch zu einer Vergrößerung des Flüssigkeitsvolumens und zu Ödemen in den Füßen und Beinen. Bei einer rechtsventrikulären Herzinsuffizienz kommt es nicht zu einer Lungenstauung, da für diesen Zustand ein Gegendruck in die Lunge erforderlich ist und die normale Funktion der rechten Herzkammer darin besteht, das Blut in den Lungenkreislauf zu pumpen. Bei einer schweren (terminalen) rechtsventrikulären Herzinsuffizienz ist das Herzzeitvolumen deutlich reduziert, was zu einer metabolischen Azidose führt. In der Vergangenheit wurde die rechtsventrikuläre Herzinsuffizienz auch mit einer Mitralklappenerkrankung und einer angeborenen Herzerkrankung in Verbindung gebracht, aber die Häufigkeit dieser beiden Erkrankungen ist dank der Fortschritte in der Chirurgie stark zurückgegangen.